proje lastik

8/3/2019 proje lastik

1/56


2/56


3/56

NSZ

Bu almada otomobil lastiklerinin genel itibari ile; lastik endstrisi, retim yntemleri, i

yaps ve mekanik zellikleri incelenmitir. Ayrca lastiin kuvvet karakteristiklerinin belirlenmesi ile ilgili bir alma bu projede anlatlmtr. Bununla birlikte lastikteknolojisindeki son gelimelerden rnekler verilmi ve piyasaya sunulmas planlanan, halagelitirilmekte olan lastik rneinin zellikleri ve yaps anlatlmtr.

Bu projenin hazrlanmasnda Pirelli Lastik retim Fabrikas Teknik Gezisidzenleyerek projeme destek olan, Do. Dr. Tamer Snmazelik hocama teekkr bir bor

bilirim.

Sayglarmla,

Onur DEMREL

060217008

i


4/56

NDEKLER

NSZ ................................................................................................................................... i

1. GR .................................................................................................................................12. LASTKLERN GENEL TANIMI VE TEMEL BLGLER ............................................22.1. Tekerlein Douu ..........................................................................................................22.2. Lastik Endstrisi Tarihsel Geliimi .................................................................................22.2.1. Lastik Endstrisi Tarihesi ...........................................................................................22.2.2. Kauuun Genel Olarak Kullanld Yerler ...............................................................32.2.3. Genel Olarak Lastii Oluturan Hammadeler ..............................................................32.3. Lastiin Genel Tanm .....................................................................................................52.3.1. Lastiin Tanm ............................................................................................................52.3.2. Lastiin Grevleri ........................................................................................................ 52.3.2.1. Yn verme .................................................................................................................6

2.3.2.2. Tama Kapasitesi ..................................................................................................... 62.3.2.3. Yoldan Kaynaklanan Kt Etkilerin Amorti Edilmesi .............................................62.3.2.4. Sr ..........................................................................................................................62.3.2.5. Aktarm ..................................................................................................................... 62.3.3. Lastiin retimi ...........................................................................................................72.4. Lastik Malzemelerine Genel Bak ve Lastik Malzemesi Testleri ..................................92.4.1. Lastik Malzemelerine Genel Bak ..............................................................................92.4.1.1. Polimerler ..................................................................................................................92.4.1.1.1. Doal Polimerler .................................................................................................. 102.4.1.1.2. Yapay Polimerler ................................................................................................. 102.4.1.1.2.1. SBR Kauuk (Sitren btadien kauuk) ............................................................. 102.4.1.1.2.2. BR Kauuk (Polibtadien kauuk) ....................................................................112.4.1.1.2.3. IR (zopren kauuk), IIR (Butil kauuk), BIIR (Bromo butil kauuk) .............112.4.1.2. Dolgu Malzemeleri ..................................................................................................112.4.1.2.1. Glendirici Dolgular ...........................................................................................112.4.1.2.1.1. Karbon Siyah ....................................................................................................112.4.1.2.1.2. Silika ................................................................................................................. 122.4.1.3. Proses Kolaylatrclar ........................................................................................... 132.4.1.4. Koruyucular .............................................................................................................132.4.1.5. Aktivatrler ............................................................................................................. 132.4.1.6. Akseleratrler ..........................................................................................................13

2.4.1.7. Piiriciler ................................................................................................................. 132.4.2. Lastik Malzemesi Testleri .......................................................................................... 132.4.2.1. Mdr Testi .................................................................................................................132.4.2.2. Mooney Viskozite Testi .......................................................................................... 142.4.2.3. Scorch Testi ............................................................................................................. 152.4.2.4. Tensile Testi ............................................................................................................ 152.5. Lastiin Genel Yaps .................................................................................................... 152.5.1. Srt .............................................................................................................................. 152.5.2. Kuak ..........................................................................................................................162.5.3. Eksiz Naylon erit ......................................................................................................162.5.4. Darbe Kat .................................................................................................................. 16

2.5.5. Karkas (Gvde) .......................................................................................................... 172.5.6. Astar ........................................................................................................................... 17

ii


5/56

2.5.7. Yanak ......................................................................................................................... 172.5.8. Omuz .......................................................................................................................... 172.5.9. Topuk ......................................................................................................................... 172.5.10. Ceyfr ........................................................................................................................17

2.5.11. Damak Teli ............................................................................................................... 172.6. Lastiklerin Snflandrlmas ..........................................................................................182.6.1. Gvde Yaplarna Gre Lastiklerin Snflandrlmas ................................................ 182.6.1.1. apraz (Diagonal) Katl Lastik ............................................................................... 182.6.1.2. Radyal Katl Lastik ................................................................................................. 192.6.1.2.1. Radyal Katl Lastiklerle apraz Katl Lastiklerin Kyaslanmas ......................... 202.6.2. Hava Tutma ekillerine Gre Lastiklerin Snflandrlmas ...................................... 222.6.2.1. Lastiksiz Lastikler (Tubeless Lastikler) .............................................................. 223. LASTKLERN KUVVET ALTINDA NCELENMES ................................................ 243.1. Lastiklerde Kuvvet retimi ...........................................................................................243.2. Lastik-Yol Temas Srtnme Katsays ........................................................................ 28

3.3. Yuvarlanma Direnci.............................................................................................................................................. 293.3.1. Yuvarlanma Direncine Etki Eden Faktrler ...............................................................293.3.1.1. Lastiin Yapsnn Yuvarlanma Direncine Etkisi ................................................... 303.3.1.2. Lastiin alma artlarnn Yuvarlanma Direncine Etkisi .................................... 313.3.1.2.2. Lastik iirme Basnc ..........................................................................................313.3.1.2.3. Hz ........................................................................................................................ 323.3.1.2.4. alma scakl .................................................................................................. 343.3.1.2.5. Lastik ap ........................................................................................................... 343.3.1.2.6. Frenleme-eki abas ..........................................................................................354.2. Giri ............................................................................................................................... 364.3.Lastik Modeli ................................................................................................................. 394.4. Sonlu Elemanlar Analizi ............................................................................................... 414.5. almann Sonucu ........................................................................................................455. LASTKLERN DZAYNI ve GELTRLMES ......................................................... 455.1. Son Teknoloji rn Lastik rnei .............................................................................. 466. SONU VE RDELEME .................................................................................................50KAYNAKA .......................................................................................................................51

iii


6/56

1. GR

Eski alardan beri bir ykn bir yerden baka bir yere tanmas insanolunun en byk

sorunlarndan biri olmutur. nce yk, aa ktkleri zerinde kaydrlarak sonra,kanlarla tanm ve nihayet bugn gnmz aralaryla tanmaktadr.

Gnmzde ykn istenilen zamanda istenilen yerde bulundurulmas iin karayollar veotoyollarn yaplmasna nem verilmi ve hala bu almalar srdrlmektedir.

inde bulunduumuz yllarda bilim ve teknoloji hzla gelimekte ve zaman unsuru gidereknemini arttrmaktadr. Bu geliim ierisinde ara teknolojisi de hzla gelimektedir.

Ara teknolojisinin ve yol standartlarnn ykselmesine paralel olarak lastik teknolojisi dehzla gelimekte, eitli ebatlarda ve tiplerde lastik retilmektedir. Ayn zamanda motorlu

ara saysndaki hzl art, birok problemi gndeme getirdii gibi hurda lastik ynlar daevrede oluturduu lastik dalar ok hzla byyen bir atk olarak karmza kmaktadr.

1


7/56


8/56

ekil 2.1. lk lastik retim denemeleri

2.2.2. Kauuun Genel Olarak Kullanld Yerler

Kauuk en ok lastik endstrisinde kullanlmaktadr. Bu da toplam retimin yaklak%60 kadardr. Kauuun kullanld yerler genel olarak u ekilde sralanabilir :

- Otomotiv Endstrisi- Demiryollar- Sspansiyon Sistemleri- Koltuklar - Ses geirmezliin salanmas- Uak Endstrisi- Tarm- Yol Kaplama Malzemeleri

- naat Sanayi- Ayakkab Sanayi- Spor Malzemeleri Sanayi- Tp- Endstriyel Malzemeler

2.2.3. Genel Olarak Lastii Oluturan Hammadeler

Lastik baz bitkilerin gvdesinde doal olarak ste benzeyen bir koloidal sspansiyoneklinde bulunan veya sentezlenebilen bir hidrokarbon polimeridir. Lastik retmekte

kullanlan lateksin (ekil 2.2) en byk ticari kayna Euphorbiaceae familyasndanHevea

3


9/56

brasiliensis adl bitkidir. Sentetik lastik ise eitli monomerlerin polimerizasyonu ilepolimerlerin elde edilmesiyle oluur.

ekil 2.2. izilmi bir lastik aacndan toplanan lateks.

Lastii oluturan hammaddeler yle sralanabilir:

- Tabii kauuk- Sentetik kauuk- Kord malzemesi- elik Teller - Yalar - Karbon Karas/ Silika (Dolgu Malzemesi)- Kimyasal maddeler.

4


10/56

ekil 2.3. Lastii oluturan hammaddeler

2.3. Lastiin Genel Tanm

2.3.1. Lastiin Tanm

Belirli bir sre, s ve basn altnda, istenilen ekil, boyut ve desende piirilen kauuk ilekord bezi ve elik tellerden oluan, tatn arln tayan, yzey dzgnszlklerinekar tat yastklayan, yeterli tahrik ve frenleme kuvvetini gelitiren, yeterli ynlendirmeve dorultu kararll salayan, arzalanmas durumunda byk maddi ve manevi hasarayol aabilecek olan ve aracn yol ile temasn salayan nemli bir g aktarma elamandr.

Avrupa Lastik ve Jant Teknik Birlii (E.T.R.T.O) ne gre lastik tanm; kauuk veglendirici maddelerden oluan esnek bir bileimdir. Lastii basnl havayla iirmek,aksn bir uzants olarak, aksa ve tekerlee binen yk tamaya ayrca enine ve boyunaolan kuvvetleri aktarmay salar. Esasen, yksz durumlarda, iirilmi lastik embereklindedir.

2.3.2. Lastiin Grevleri

Lastikler otomobilin tm teknik zelliklerini yere aktaran nemli paralardr. Genellikleiinde tad hava ile yere srtnerek motorlu yada motorsuz kara nakil aracnn ilkhareketini balatr, hzlandrr ve durmasn salar. Kullanm yerlerine gre eitli ebat, tipve yapda retilir. Otomobilin kontrol edilebilmesinde lastiin nemi gz ardedilemeyecek kadar byktr.

Lastikler hareketsiz arabay tamak, kalk ve fren annda ortaya kan byk yktransferlerine mukavemet gstermek, fren yapldnda ve viraj alrken motorun gcnyola aktarmak, zevkli bir sr iin gven iinde ve uzun mddet dayanmak, yolundurumu ve iklim artlar ne olursa olsun arac emniyetle ynlendirmek, ofrn ve

yolcularn konforunu salamak, aracn uzun mrl olmas iin yoldaki przlerin etkisini

Lastii Oluturan Hammaddeler

6%17%

20%50%

2% 5%

Kimyasal Maddeler Kord Bezi -teli Karbon Siyah

Elastomerler (kauuklar) Dier Maddeler Yalar

5


11/56


12/56

- zeminle temas eden lastiin farkl noktalarna gcn eit bir ekilde dalmasna etkieder.

Tm bunlarn yannda bugnn otomobil kullancs bir lastikten gvenlik ve konforun

yannda baka zellikler de bekliyor. Modern bir lastiin daha az titreim ve grltretmesi, dk yuvarlanma direncine sahip olmas, dolays ile daha az yakt tketmesi

bunlarn tesinde eko sisteme zarar vermeyecek evreci olmas istenmektedir. Ancaklastiin bu zelliklerin hepsini ayn anda salamas imkanszdr. Bu zellikleri ou birbiriile ters orantldr.

2.3.3. Lastiin retimi

Sentetik kauuk, fabrikalardan; Doal kauuk da elim alanlarndan lastik fabrikalarnagetirilerek kk paracklara blnr. Daha sonra kauuk banbury (ekil 2.4) (tambur)veya miller arasndan geirilip ezilerek yumuatlr.

ekil 2.4. Bambury (Tambur)

retilecek lastiin ebadna, tipine ve lastikte kullanlaca blgeye gre bir miktarkimyasal madde ilave edilir. Karm, anmaya kar dayankll arttrmak zere karbonisi, pimeyi kolaylatrmak iin kkrt, slfr ve eitli kimyasallar ile kartrlr. Buretimin ilk srecinde elde edilen karma ana karm (masterbatch) ad verilir. Lastik;gvde ile anmaya dayankl olan srt ksm olmak zere iki ayr ksmdan imal edilir.

Kalenderleme, elik ve tekstil esasl kord bezlerinin her iki taraftan ince bir tabaka halindekauuk ile kaplanmas ilemidir. Kord bezi, daha sonra gerekli alarda kesilir. Fabrikann

bir baka blmnde ise lastiin srt ve yanak blgelerinde kullanlan bileenlerekstrderden (ekil 2.5) geirilerek elde edilir. Topuk, farkl kalnlkta ve adette topuk

telleri demetinin yan yana gelmesi ile oluturulur.

7


13/56

ekil 2.5. Ekstrder

Daha sonra hazrlanm olan kauuk emdirilmi kord bezi, srt kauuu ve topuk ksmlastik retim makinesine gelir. Burada katlar tambura dendikten sonra topuk ksmyerletirilir. En son srt kauuunun da ilavesi ile lastik piirmeye hazr hale gelmi olur.Ham lastiin zel kalplar ierisinde belirli scaklk ve basn altnda nceden tanmlzaman diliminde piirilmesi ile lastik istenilen boyut, desen ve ebada ulatrlr. Lastiinyanak markalamas ve taban deseni, piirme ile ekillendirilir. Her bir lastik retiminin son

aamasnda manuel ve otomatik olarak kontrol edilip istenilen kalite ve boyutta olduunungaranti altna alnmas salanmaldr.

Lastik retim sreci emas ekil 2.6 da gsterilmektedir.

8


14/56

ekil 2.6. Lastik retim sreci emas

2.4. Lastik Malzemelerine Genel Bak ve Lastik Malzemesi Testleri

2.4.1. Lastik Malzemelerine Genel Bak

Genel olarak lastik malzemeleri yle sralanabilir:

2.4.1.1 Polimerler2.4.1.2 Dolgular2.4.1.3 Proses Kolaylatrclar2.4.1.4 Koruyucular2.4.1.5 Aktivatrler2.4.1.6 Akseleratrler2.4.1.7 Piiriciler

Bu malzemelerin Lastik zerindeki mekanik ve metalurjik etkileri ksaca yleaklanabilir:

2.4.1.1. Polimerler

Polimer, monomer denilen ufak molekllerin birbirine kovalent ba ile balanarakoluturduklar byk bir molekldr. nsanlarn elele tutumasyla oluan zincire

benzetilebilirler.

Canllarn yaam srecinde nemli rol oynayan pek ok organik polimer olduu gibi,

doada da pek ok inorganik polimer bulunur. Ayrca laboratuvarlarda eitli yntemlerkullanlarak ok sayda yapay polimer retilmitir. Laboratuvarlarda retilen bu yapay

9


15/56

polimerler gnmzde bir ok sanayi rnnn retilmesinde kullanlr. rnek olarak ,bize en uygun olan polimerler PVC (Poli Vinil Klorr) ve PU (Poli retan) , termoplastiksnfna giren polimerlerdir. Camlama scaklnn stndeki scaklklara stldklarndayumuayabilirler ve ilenebilir zellie sahiptirler. Soutulduklar zaman ise istenilen

ekilde sertleirler. Fakat stldklar zaman tekrar yumuarlar ve eer istenirse tekrarekillendirilebilirler. Bylece defalarca ekillendirilebilirler. PVC , plastikletirilipilendii zaman kararl , kuru ve esnek bir zellie sahip olurlar.

Lastik malzemesi olarak kullanlan polimerler Yapay Polimerler ve Doal Polimerlerolmak zere 2 ye ayrlrlar.

2.4.1.1.1. Doal Polimerler

Tropikal lkelerde yetien kauuk aalarndan elde edilen latexin proses edilmesi ile eldeedilirler.

Doal Polimerlerin zellikleri:

- Yksek mukavemet- Yksek yrtlma direnci- Yksek rezilyans- Dk s retimi- Yksek ham yapkanlk- Yeterli anma direnci

Doal Polimerlerin zelliklerinden dolay, genellikle ar vasta aralar srt ve karkas yapkarmlarnda tercih edilirler.

2.4.1.1.2. Yapay Polimerler

Petrol trevi girdilerin polimerizayonu ile elde edilirler.Bunlar;- SBR (Sitren btadien kauuk)- BR (Polibtadien kauuk)- IR (zopren kauuk)- IIR (Butil kauuk)

- BIIR (Bromo butil kauuk)

2.4.1.1.2.1. SBR Kauuk (Sitren btadien kauuk)

Bu polimerin zellikleri yle sralanabilir:- Yksek anma direnci- Yksek kopma mukavemeti- Yksek atlama direci- EkonomikSBR Polimerinin bu zelliklerinden dolay, genellikle binek lastik srt karmlarndatercih edilirler.

10


16/56

2.4.1.1.2.2. BR Kauuk (Polibtadien kauuk)

BR Kauuun lastik endstrisindeki stn zellikleri yle sralanabilir:- stn anma direnci

- Yksek flex mr- Dk s retimi-

Tm bu zellikleri nedeniyle, BR Kauuk hem lastik srt hem de lastik yanakkarmlarnda tercih edilir.

2.4.1.1.2.3. IR (zopren kauuk), IIR (Butil kauuk), BIIR (Bromo butil kauuk)

Bu kauuklar Lastik teknolojisinde, dk doymamlklar nedeniyle yalanma ve flexatlamaya kar olduka direnlidirler. Ayrca hava geirgenlikleri ok dktr.Bu nedenlerle lastik i astar, lastik yanak ve i lastik de tercih edilirler.

2.4.1.2. Dolgu Malzemeleri

Dolgu malzemeleri maliyet drc ve malzeme glendirici grevi yapar. Lastikmalzemesinde kullanlan dolgular; Glendirici ve Pasif ve Yar Glendirici Dolgularolmak zere 2 ye ayrlrlar.

2.4.1.2.1. Glendirici Dolgular

Lastik retiminde glendirici dolgu malzemesi olarak karbon siyah ve silika kullanlr.

2.4.1.2.1.1. Karbon Siyah

Dolgu malzemelerinin maliyet drc ve malzeme glendirici grevini yaptn ncekiblmlerde dile getirmitik. Karbon siyah Lastik iin ok nemli bir malzeme oluplastik bileiminde bulunan malzemelerin % 20 sini oluturur.

Karbon siyahnn kullanm amac, doal ve sentetik kauuk rnleri glendirmektir.Byk ve aktif yzey alan sayesinde, karbon siyah kolayca kauuk molekllerine

balanr.Kauuk-Karbon siyah arasndaki balanma ile;

- rn yrtlma direnci artar- rn anma direnci artar- rn sertlii artar.- rn mr artar

Karbon Siyahn yaygn 3 tip proses yntemi vardr. Bunlar;

- Channel Proses: Gazn kontroll hava akm ile dner silindirlerde yaklmas.- Furnace Proses: Gaz veya yan kontroll hava akm ile refraktr ocaklarda yaklmas.- Thermal Proses: Gaz veya atomize edilmi yan nceden stlm refraktr ocaklardangeirilerek yaklmas.

Karbon siyahnn kauuk iinde karm 4 aamada olur(ekil 2.7):

11


17/56

1) Katlma: Karbon siyahnn kauuk moleklleri arasndaki boluklara girmesi.2) Dalma: Karbon siyah kmelerinin daha kk partikllere krlmas ve kauuk yapiinde dalmas.

3)Yaylma: Karbon siyah daha kk partikllere krlmas ve kauuk yap iine dahadzgn ekilde yaylmas.

4)Homojenizasyon: Kauuk yap ierisine yaylm olan karbon siyahnn her noktada daayn seviye ye ulamas.

ekil 2.7. Karbon siyahnn kauuk ierisine karm aamalarnn ematik gsterimi

Karbon siyah ne kadar kk boyutlu olursa ekme dayanm o derece artar. Aynzamanda lastiin kaznma ve yrtlma direnci de artar.

2.4.1.2.1.2. Silika

Silika Lastik malzemesi olarak tek bana kullanld gibi Karbon siyah ile birlikte dekullanlr. Lastik iin silika kullanmnda beklenilen en iyi zellikler Silan kullanm ilesalanr. Silikann genel olarak kullanm yerleri yledir:- Lastik- Renkli Lastik- Kablo- Ak Renkli Artikeller

- Hortum- Teknik Artikeller

Silikann lastik malzemesi karmna kazandrd zellikler yle sralanabilir:

- Yksek sertlik- Yksek yrtlma direnci- Yrtlma ilerlemesine diren- Metal-Karm arasnda balanmay gelitirme- Yksek sl yalanma direnci- Dk yuvarlanma direnci

- Dk s retimi- stn slak zemin tutunmas

12


18/56

- yi anma direnci

2.4.1.3. Proses Kolaylatrclar

Proses Kolaylatrclar; lastik malzemesinde karmn plastizitesini (plastiklik derecesini)artrmak ve prosesi kolaylatrmak iin kullanlan maddelerdir. Ayrca karma bazzellikler salamak ve maliyeti drmek gibi etkileri de vardr.

2.4.1.4. Koruyucular

Koruyucular; Vulkanizatlarda oksijen, s, k, yorulma ve dier evresel etkilerin yarattyalanma prosesini azaltmak iin kullanlan antioksidant, antiozonant ve wax lardr.

2.4.1.5. Aktivatrler

Akseleratrlerle kimyasal kompleks olutururlar ve bylece vulkanizasyon hzn artrmakve de nihai rn zelliklerini gelitirmek suretiyle akselerasyon sisteminden maksimumfayday elde etmeyi salarlar.

2.4.1.6. Akseleratrler

Akseleratrler; piiriciler ile beraber vulkanizasyon reaksiyonunu hzlandrarak pimezamann ksaltan organik ve inorganik kimyasallardr.

2.4.1.7. Piiriciler

Piiriciler; stma ile polimer zincirleri arasnda apraz ba oluturan, bylece polimerenihai kullanm zellikleri salayan kimyasallardr.

2.4.2. Lastik Malzemesi Testleri

Hazrlanan lastik malzemesi retimden nce bir takm testlere tabi tutulur. Bu testler ylesralanabilir:

- Mdr Testi- Mooney Viskozite Testi

- Scorch Testi- Tensile Testi

2.4.2.1. Mdr Testi

Bu test Karmn pime davrann gsteren testtir. Bu test Rheometredenilen cihazla yaplr.(ekil 2.8)

13


19/56

ekil 2.8. Rheometre

2.4.2.2. Mooney Viskozite Testi

Bu testin amac; kauuk ve vulkanize olmam karmn mooney viskozitesini lmektir.Ayrca bu test ile; nihai karm scorch sresi de tespit edilir. Bu testi yapan cihazaMooney Viscometer ad verilir.(ekil 2.9) Mooney; Karmn vizkozitesi hakknda bilgiveren ampirik (deneysel) bir vizkozite leidir. Viskozite ya da akmazlk bir akkann,yzey gerilimi altnda deforme olmaya kar gsterdii direncin lsdr. Akkannakmaya kar gsterdii i diren olarak da tanmlanabilir.

Lastik sanayinde bu test ISO 289-1 test standartna gre yaplr. Test 100 C de 1 dk. nstma 4 dk test sresi olmak zere toplam 5 dk tamamlanr.

ekil 2.9. Mooney Viscometer

14


20/56

2.4.2.3. Scorch Testi

Bu test karmn pime balang sresini veya yanmadan gvenli alma sresini lentesttir. Scorch testi ISO 289-2 standardna uygun olarak 127 C de kk rotor ileyaplmaktadr. Bu scaklk karmn yar mamul aamasnda normal alma scaklnayakn olan bir scaklk deeridir.

2.4.2.4. Tensile Testi

Bu test ile, nihai karmn ekme-kopma zellikleri tespit edilir. Bu testi yapan cihazaTensometre denir. (ekil 2.10)

ekil 2.10 Tensometre

2.5. Lastiin Genel Yaps

Lastik balca blgeden oluur (ekil 2.11).

1-Srt, 2-Yanak, 3-Topuk.

Srtn yanak ile birletii alana, lastiin omuz blgesi denir ve lastiin yapsna gre srtn

altnda kuak ya da darbe katlar yer alr.

2.5.1. Srt

Lastiin zemine temas ettii kauuk blmdr. Yola tutunmay, ekisi, su atmay,

soumay salayan kanal ve bloklardan olumutur. retim srasnda kuaklarn stneyerletirilir. ki veya tek katmanl olup, farkl kauuk karmlardan meydana gelir.

15


21/56

Lastiin srt deseni kalpta, srt karmnn ekillenmesi ile piirme srasnda olur.

ekil 2.11. Lastiin genel yaps

2.5.2. Kuak

Radyal lastiklerde srt ile gvde arasnda -gvdenin st ksmnda- bulunan, lastii evresel

olarak sararak yapy kuvvetlendiren elik, naylon vb. maddelerden oluan lastik

bileenidir. Ana fonksiyonu, lastiin srt blgesinde denge salamak, dzensiz anmay

engellemek, sr ve ekie katkda bulunmaktr.

2.5.3. Eksiz Naylon erit

Dzgn sr ve mukavemet salar.

2.5.4. Darbe Kat

Darbe katlar, apraz katl lastiklerde kullanlan ve karkas evresel olarak sararak, yapy

kuvvetlendiren ve srtn karkastan ayrlmasn engelleyen bileendir.

16


22/56

2.5.5. Karkas (Gvde)

Hava basncn lastik iinde tutan, yk tayan ve sarsntlar karlayan ksmdr. Radyal

lastiklerde kuak, apraz lastiklerde ise srt veya darbe katnn altnda yer alr. Topuktellerinin etrafnda dnerek yanak blgesinde biter. elik, naylon, rayon vb. kordlardan

oluan, lastiin ana bileenidir.

2.5.6. Astar

Lastiin hava geirgenliini nlemek amacyla kullanlr, kauuk karmndan yaplr.

2.5.7. Yanak

Lastiin evresi boyunca srt ve topuk blgeleri arasnda kalan, yola temas etmeyen

kauuk ksmdr. Lastiin yanak ksmnda, mukavim ve hava etkilerine kar dayankl

karm kullanlr. Gvdeyi yandan gelecek srtnmelere kar korur ve lastie esneklik

salar. Yksek ve ultra yksek performans grubu lastiklerde, direksiyon hakimiyetinin

arttrlmas iin elik veya naylon takviyelerin kullanld da olur. Tm markalama ve ebat

yazlar yanak zerindedir.

2.5.8. Omuz

Lastiin srtndan yanak ksmna gei yapt kaln kauuktan yaplm st yanak

blgesidir. Srt ssn dar atabilmek iin pencereli yapdadr. Grevi gvdeyi

korumaktr.

2.5.9. Topuk

Lastiin janta temas eden blgesinde bulunan lastik bileenlerinin tmdr. Yan yana

gelmi ve kauuk karm ile birbirine balanm topuk teli demeti, topuk dolgusu ve jant

yast balca topuk bileenleridir. Topuk, lastiin janta iyi oturmasn ve skcabalanmasn salar.

2.5.10. Ceyfr

Damak telinin d ksmna yerletirilir. Karkas yapnn jant tarafndan andrlmasn vetahrip edilmesini engeller. Jant ucu zerinde gerekli olan esneklii salar.

2.5.11. Damak Teli

Lastii jantn etrafnda tutan blgedir. Gerilmeye dayankl, uzamayan elik tellerden

17


23/56

retilir.

2.6. Lastiklerin Snflandrlmas

Lastikler genel olarak;- Gvde Yaplarna,- Srt Desenlerine,- Kullanma Amacna,- Hava tutma ekline gre snflandrlr.

2.6.1. Gvde Yaplarna Gre Lastiklerin Snflandrlmas

Gvde yaplarna gre lastikler; apraz (diagonal) katl ve radyal katl lastikler olmakzere 2 eittir. (ekil 2.12)

ekil 2.12. apraz katl ve radyal lastiin ematik gsterimi

2.6.1.1. apraz (Diagonal) Katl Lastik

Lastik teknolojisi apraz katl lastiklerin imalat ile balamtr. Lastiin karkas yapsndakullanlan kord bezinin geometrisi lastiin konvansiyonel veya radyal yapda olmasn

belirler. Konvansiyonel lastiklerde, lastiin yapsn meydana getiren kord bezleri ekil

2.13 te grld gibi lastiin gvdesini oluturan katlarn lastik merkez hattna gre,yaklak 45 derecelik alarda, st ste ve apraz biimde yerletirilir. Bu nedenle aprazkatl lastikler; konvansiyonel ve diyagonal lastikler olarak da adlandrlrlar. Son yllardaotomobil lastik teknolojisindeki gelimeler, konvansiyonel lastiklerin terk edilip radyallastiklerin kullanlmasna yol at.

18


24/56

ekil 2.13. apraz katl lastiin kesit grn

2.6.1.2. Radyal Katl Lastik

Yeni model ve yksek gteki aralarn ihtiyalar sonucu, lastik teknolijisindeki

gelimelerin ortaya kard lastiklerdir. Bu lastiin yapsn meydana getiren kordlar ekil2.14 de grld gibi bir damaktan dier bir damaa lastik srtnn merkez hattna 90 likalarla yer alr ve bez katlarnn stnde 15 lik kuaklar bulunmaktadr.Tekstil radyallastiklerin gvdesi rayon, tam elik radyal lastiklerin gvdesiyle elik kordlardan oluur).

Radyal gvdeli lastiklerin srt gvdesi boyunca 15 ile 25 derecelik alarla st ste veapraz biimde kuaklar yerletirilir. Kuaklarn grevi lastiin mukavemetini arttrmaktaban izinin ekil deitirmesini nlemek ve lastiin yerle temas eden blgesinin alannarttrmaktr.

19


25/56

ekil 2.14. Radyal katl lastiin kesit grn

2.6.1.2.1. Radyal Katl Lastiklerle apraz Katl Lastiklerin Kyaslanmas

Radyal katl lastikler ve apraz katl lastikler yaplar itibariyle birbirlerine gre farkllklargsterirler. Bu farkllklar aslnda son yllarda kullanlan son teknolojinin rnleri olanradyal katl lastiklere baz stnlkler getirir.

Radyal katl bir lastik apraz katl lastikten ok farkl bir yapya sahiptir. Radyal katllastikler 90 derece ta as sonucu topuktan topua radyal bir ekilde uzanan karkasta bir

veya daha fazla kord katna sahiptir. lk olarak 1948 ylnda Michelin tarafndan tantlanradyal lastik imdi binek aralar ve kamyonlarda yaygn olarak kullanlmakta olup ar imakinelerinde kullanm artmaktadr.

yaplarna gre radyal ve apraz katl lastiklerin kyaslanmasnda en nemli rolleri;kuaklar, karkas(gvde), yanaklar ve topuklar stlenir.

Radyal katl lastiklerin kuaklarna bakldnda ok katl elik kord (rayon veya fiberglasda olabilir) ierirler fakat apraz katl lastikler hibir kuak eleman iermez.

Karkas(gvde) olarak bu 2 lastii kyaslarsak eer radyal katl lastikler gvdelerinde bir

topuktan dier topua radyal ynde elik kord bulundururlar. apraz katl lastiklerde isebu yap topuktan topua apraz yndedir.

20


26/56

Bu 2 lastiin nemli elemanlarndan biri ise yanaklardr. Radyal katl lastiklerin yanakyaplar ince ve yumuaktr. Bylelikle daha konforlu bir sr salarlar fakat apraz katllastiklerin yapsnda yanaklar kaln ve serttir ve bu zellik sr konforu asndan eitlidezavantajlar dourur.

Topuklar ise radyal katl lastiklerde temas yzeyine gre daha yksek, sert ve kaln topukdolgusuna sahiptirler. apraz katl lastiklerde ise bu yap; temas yzeyine gre daha alakve ince topuk dolgusu ieririler.

Radyal katl lastiklerde, katlar apraz olmayp topuktan topua ve kuaa dik olarakuzanrlar. Bunlarn zerinde lastii epe evre dolaan tekstil, elik tel veya fiberglaskuak; tabann sert, yanaklarn yumuak olasn salar. Kuaklar lastiin yola temassrasnda srtn esneyip bklmesini nler. Bylece yola temas yzeyi artar ve homojenyk dalm salanr. ekil 2.15 de radyal katl lastiklerdeki yola temas yzeyi ve kuvvetdalmndaki art gzkmektedir. Temas yzeyindeki bu artn eki ve frenlemede ok

byk avantajlar salayaca aktr.

ekil 2.15. Radyal ve apraz katl lastiklerin yola basma alan ve kuvvet dalm

Gvdeyi oluturan ve belli alarla st ste gelen apraz katlar snma ve dolays ileanmaya neden olur. Darama ve genilemenin son derece fazla olduu apraz katllastiklerde anma, radyal katl lastie oranla olduka fazladr. apraz katl lastiklerinyanann sert olmas dnlerde lastiin yere temas eden ksmnn azalmas ile savrulmave kayma risklerini de beraberinde getirmektedir.

Radyal katl lastiin virajlarda ve savrulma durumlarnda, apraz katl lastie oranlayanaklarn kolayca esnemesi ve lastik srtnn yola tam oturmas ile yol tutuundakihomojenlik ekil 2.16 da grlmektedir.

Radyal katl lastiklerde i lastik, kolon ve emberler olmad iin balans problemini

nemli bir lde azaltmaktadr. Temelde bu zellik lastii daha gvenli, aracn dier

21


27/56

paralar hasar grmeyecei iin daha ekonomik ve lastikte salg olmayaca iin dahakonforlu yapmaktadr.

ekil 2.16. apraz ve radyal katl lastiklerin viraj esnasnda esneme biimleri

Anlatlan farkllklar radyal katl lastii, apraz katl lastie gre avantajl ve stn halegetirmektedir.

2.6.2. Hava Tutma ekillerine Gre Lastiklerin Snflandrlmas

Gelien teknoloji ile birlikte bu yndede lastik zerindeki almalar hala srmektedir.Hava tutma ekillerine gre lastikler; i lastiksiz (tubeless) ve bask seri lastikler olmakzere incelenebilir.

2.6.2.1. Lastiksiz Lastikler (Tubeless Lastikler)

Gelien teknolojinin ihtiyalarn karlamak iin radyal katl lastiklerden sonra, yineradyal katl i lastiksiz (tubeless) lastikler kullanlmaya balanmtr. lastiksiz lastikler

de ekil 1.17 de grld gibi yk, jantla d lastik arasna sktrlm hava tar.

Tubeless lastiklerde kolon, i lastik ve jant halkalar olmad iin daha hafiftir, daha azsnrlar ve daha kolayca sklp taklabilirler. Lastiin delinmesi veya yaralanmasndahava yava yava boalr. lastik olmad iin daha souk alr, dolays ile daha uzunmrldr. Ayrca aracn toplam arln azaltr. Daha iyi direksiyon hakimiyeti salar.

22


28/56

ekil 2.17. lastikli ve i lastiksiz lastiklerin kyaslanmas

23


29/56

3. LASTKLERN KUVVET ALTINDA NCELENMES

Lastikler aralarn yaps iinde imalat ve yaps hemen hemen en kark olanelemanlardr. Lastikler bir aracn yer ile direk olarak balantsn salayan ve ara

tarafndan retilen gcn yere aktarmn salayan yegane elemanlardr. Bununla birliktearacn kontrol stabilitesini salanabilmesi de sspansiyon sistemi ile birlikte direk olaraklastikler ile ilintilidir.

Bir arac yatay bir dzlem zerinde ivmelendirmek iin gerekli olan kuvvetler ana prensipolarak lastik tarafndan oluturulmaktadr.

Pnmatik (basnl hava ile alan) bir lastik tarafndan retilen kuvvet ve tork (moment),arac birok yoldan etkilemektedir. En belirgini; lastiklerin aracn arln tarkenaerodinamik kuvvetler veya yol yzeyi kaynakl dikey ykleri de zerlerinde tamasdr.Lastikler ayn zamanda arac kontrol ve stabilize edebilmek iin yararl kuvvetler retirken,dier yandan da rzgar ve yol kaynakl hareketi olumsuz etkileyen kuvvetlere de karkoyarlar. Lastik, ynlendirme sisteminde merkezleme etkisini arttran bir ynlendirmetorku meydana getirir ve bu tork direksiyon vastasyla src tarafndan hissedilir

Lastikler, moment retebilme kapasitelerinin belirlenebilmesi iin eitli farkl artlardatest edilirler. Bu testler, kullanlan ekipmanlarn kapasitesine gre laboratuarlarda veya yolartlarnda gerekletirilebilirler. Verilen herhangi bir test art iin, yol ile lastikarasndaki kuvveti gsteren sadece bir bileke kuvvet vardr ve lastik alma koullardeitike bu bileke kuvvetinde bykl, orijin noktas ve as deimektedir. Bilekekuvvet vektrnn daha iyi analiz edilebilmesi iin kuvvet alt ayr paraya ayrlmtr.

3.1. Lastiklerde Kuvvet retimi

Lastiin mekaniinin temelinin anlalabilmesi iin temel olarak iki konseptin bilinmesigerekmektedir.

Hangi malzemeden yaplm olursa olsun, btn yaplar uygulanan kuvvetle ekildeitirmektedir (ya da her cisim birer yaydr). Cisimler ya kalc ekilde deformeolmaktadr, ya da eski hallerini yeniden almaktadrlar. Lastikler uygun deformasyonauradklar anda dikeydeki, yataydaki ve yanal kuvvetleri, tek tek veya bu lnn birerkombinasyonu olarak tayan mekanizmalardr.

Temelde anlalmas gereken ikinci konu ise srtnmedir. Herhangi iki yzey birbirlerinebastrldklar zaman, birbirleri zerinde onlar kaymaya zorlayan bir g ile birbirlerinedayanmaktadrlar (belirli bir st yke kadar, rlatif olarak birbirlerine gre srklenmeyeyada kaymaya baladklar an). Klasik mekanik teori en byk srklenme kuvvetini,yzeyleri birbirine tutan yk olarak tanmlam ve bu ykn zerine kmann mmknolmadn ortaya koymutur (hemen hemen tm metaller iin bu byledir ve srtnmekatsays da her zaman 1 deerinden kktr). Fakat ok kompleks srtnme yaplar olanlastiklerin bu kurala tam manasyla uyduunu sylemek zordur. Ama ilk olarak basit

temelde inceleme yapabilmek iin, klasik srtnme kanununun temel kabul edilmesi dahayararl olacaktr.

24


30/56

lk olarak lastiklerin dikey yk dayanmlarn ve reaksiyonlarn incelemek iin, modelolarak bir balon veya pnmatik esnek bir membran yay ele alnabilir. Modelde ykn artile birlikte hacmin klmesi ile birlikte basn artacaktr. Yk artnn bir ksm elastikdeformasyonla karlanacaktr. Bir lastiin yzeyi doal olarak bir balona gre ok serttir,

ancak alma prensibi sistem olarak ayndr. Dzgn bir yzey zerine basnuygulanacak olursa basn X alan = yk eitlii salanana dek; ykn (kuvvetin)uygulanm olduu alandaki yzey bymeye (genilemeye) devam edecektir. Yaklamolarak lastiin yan duvarlar da yk tanmasna dikey birer yay gibi davranarak yardmetmektedirler.

ncelenmesi gereken dier nokta; lastik zerindeki uzunlamasna (boylamasna)kuvvetlerdir. Dikey yk lastik ile yol arasnda bir temas yzeyi olumasna nedenolmaktadr. Bu temas yzeyi, yol ve lastikler sonsuz rijitlie sahip olmadklarndan dolay

bir doru veya nokta eklinde deil, bir temas alanndan ibarettir. Eer tekerlekler dnyor

olmasayd; lastik, herhangi bir stabil cismin herhangi bir yzey zerindeki statikdurumundaki kadar boylamasna ve yanal bir kuvvet oluturabilirdi. Bata harekete kardirenir, srtnme kuvveti yenildikten sonra ise kaymaya balard. Src frenlemeesnasnda tekerlei kilitlediinde oluan durum budur. Dnen bir lastik ok nadiren bumodelin dnda davranr.

ekil 3.1. Lastiklerde uzunlamasna kuvvet dalm

ekil 3.1 de, bir lastiin eki gc elde edilen temas noktasndaki kabuunungeniletilmi bir kesiti grlmektedir. Kabuk tarafndan uzunlamasna ykn tanabilmesiiin, kabuun kesme eklinde deformasyona uramas lazmdr. Bir cisim iindeki paralelyzeylerin paralelliini koruyarak kendilerine paralel dorultudaki deformasyona kesme

deformasyonu denir. Fakat, temas alannn giri ve k blgelerinde kabuk tarafndan biryk tama sz konusu deildir, nk kabuk yolla temas halinde deildir. Dolaysyla bu

25


31/56

blmde kesme deformasyonu olumamaktadr. Deformasyon, giri blgesinin arkasndanitibaren gitgide artan bir ekilde geliir ve kabuun st ve alt kenarlar arasnda rlatif birhareket meydana getirir. Bu demektir ki, kabuun yolla temas ettii yerde, kabuun st vealt ksmlar farkl hzlarda hareket etmektedir.

Lastiin k blgesinde (lastiin yoldan ayrlmaya balad blge); kabuk zerindeki ykyolla temas kesilmeye balad iin azalmaya balamaktadr. Ykn azalmaya balamasile birlikte d kabuun alt kesiminin st ksma gre yava olan hz, kesmedeformasyonunun azalmaya balamas ile birlikte ve lastiin yay zellii sebebiyle yenideneski haline dnmek istemesinden dolay artmaya balayacaktr. Basite sylemekgerekirse, d kabuun alt ve st ksmlarnn hzlar k blgesinde yeniden eitlenmeye

balayacaktr. Alt ve st ksmn hznn bir anda eitlenmesi mmkn deildir. Bu yzdenlastikle yol arasnda bir anlk bir kayma meydana gelir. eki kuvveti bymeye

baladka kesme deformasyonu da artmaya balayacaktr. Artan kesmedeformasyonundan dolay ise, kabuk ksmnn alt ve st yzeyleri arasndaki hz farkartmaya balayacaktr. Oluan hz fark ise kayma blgesinin bymesine sebep olacaktr(kayma blgesi, hz arttka k blgesinden giri blgesine doru bymeye devamedecektir). Kayma blgesi, lastiin giri blgesine ulat anda ise, artk tekerleklerzerinden yola herhangi bir eki kuvvetinin aktarlmas mmkn deildir (kayma

blgesinin, temas yzeyinin giriine, yani giri blgesine ulat anda tekerlekler spinatmaya balam demektir). Kabuktaki hz fark, ekii oluturan kuvvetin etkisindeki birl olarak ortaya kmaktadr ve kayma oran tanmnn olumasna katkda

bulunmaktadr. Kayma oran, kabuktaki hz farknn gerek yol hzna orandr. Frenlemeesnasnda, bu sistem tam tersi olarak meydana gelir.

Kabuktaki ykler deforme olan lastiin yan duvarlar vastas ile tekerlein btnneiletilmektedir. Bu deformasyon, ayn zamanda kayma orann da etkilemektedir.

Yanal kuvvetlerin oluumu da benzer ekildedir. ekli 3.2 de grld gibi d kabukksm yanal olarak deformasyona uramakta ve k blgesinde lastik yeniden eski halinednerken (alt ve st blge hzlar eitlenir iken) oluan kayma blgesi, bir nceki model ile

benzer olup bu sefer uzunlamasna ynde deil yanal dorultuda olumaktadr. Yanaldeformasyonun oluumunun nedeni, lastiin dn ynnn aracn dn ynndenherhangi bir ekilde farkl olmasdr. Direksiyonun en ufak bir hareketinde dahi lastikzerinde yanal deformasyon olumaktadr. Ara hareket yn ile lastiin dn ynarasndaki asal fark kayma as olarak adlandrlmaktadr. Lastik dndke kabuk ve yolarasndaki herhangi bir temas noktas lastik merkezine gre kelere doru yer deitirir ve

bylece kabuk yanal ynde de kesme gerilmesine maruz kalr (yanal kesmedeformasyonunun oluabilmesi iin lastik ynnn aracn hareket ynnden sonsuz kkada kadar farkl olmas yeterlidir, lastiklerin viraj girii ve klarndaki tm direksiyonhareketleri ve yksek hzdan dolay ar yanal kesme deformasyonuna urarlar). ki ynarasndaki fark kayma asn vermektedir. Uzunlamasna ykler lastik yan duvarlarnn

26


32/56

ekil 3.2. Lastik yanal kuvvet dalm

yardm ile tekerlek btnne iletildikleri gibi yanal deformasyonlardan dolay oluan

kuvvetler de yan duvarlar yardmyla tekerlek btnne iletilirler. Kayma asnnbymesi ile birlikte, d kabuktaki yanal kesme yk artmaya balar ve kesme yknnartmaya balamas ile birlikte eklide grlen kayma alan lastiin yol temas alannn giri

blgesine doru ilerlemeye balar. Kayma alan giri blmne ulatnda ise lastikzerinde yk kuvvet tanamaz duruma gelmitir. Bu durumda ise lastik yan tarafa dorukaymaya balayacaktr.

Yanal kuvvet bir baka yolla daha oluturulabilir. Eer lastiklere kamber verilirse (kamberas; kavis as-otomobil tekerleinin dey dzlemden dar doru yapm olduu a.)temas yzeyinde, kavis eim asndan dolay oluan temas yzeyinin deformasyonu,kamber iti kuvvetini oluturur. Lastiin dn esnasnda, deformasyona uram olan

yzey yaps itibari ile yeniden dorusallamaya (dzelmeye) zorlandndan dolay yanalbir kuvvet oluur. Oluan bu etki daha geni bir tabanl lastikte, daha az kullanldr.

27


33/56

Gerekli olan kamberi yaratmak lastiin belirli bir kenar ksmn gereinden fazlayklenmesine sebep olabilir.

Lastiin d kabuk ksm, uzunlamasna ve yanal kuvvetleri, mekanik i kilitleme ve

molekler ba yapsnn bir kombinasyonu ile yol yzeyine iletir. Yol yzeyi dzensizolduu iin, kabuun kauuu bu dzensizliklerin iine doru deforme olarak yolukavrama ilemini gerekletirir. Lastiin yol yzeyini ne kadar sk kavrad, yolyzeyinin detaylarna, kesme gerilmesinden ne kadar kurtulabildiine, kauuk sertliine(ki bu lastik scaklna baldr) ve ivmelenmesinde anmalara sebep olan kesmekuvvetinden korunabilme kabiliyetine baldr. Lastikteki bu iletimi salayan molekler

ba ise temel anlamda basit post it (not katlar) katlarna benzetmek mmkndr. Bukatlar istenilen bir yzeye yapabilirler fakat daha sonra hareket ettirilebilirler vesklebilirler. Ba yaps, yaptrcdan ve yapt yzey materyalinden daha zayf biryapya sahiptir. Post it katlarna benzer olarak, kabuktaki kauuk malzemesi yzeyleredier maddelerden daha iyi yapabilmektedir. Bu sebeple lastiin malzeme bileimi

zerine alan mhendislerin scaklk faktrn de gz nne alarak en iyi malzemebileimini semeleri gerekmektedir.

3.2. Lastik-Yol Temas Srtnme Katsays

Bu katsay birok fiziksel deikenlere bal olup kullanm durumlarna gre bykdeiiklikler gstermektedir. rnek vermek gerekirse bu katsay yolun; asfalt, toprak ya da

beton olmasna, slak, kuru veya yal olmasna, lastiin tasarmna, aracn hzna gredeiiklik gstermektedir. ne kadar byk olursa frenleme kapasitesi o kadar

bymektedir. Dolaysyla her ne kadar traktrler beton ve asfalt ortamlarda ok fazlakullanlmyorsa da frenleri iyiletirmek iin en kt durumu gz nnde bulundurmaktayarar vardr. Bu yzden ekil 3.3den de grlecei gibi iin 0.85 deeri baz alnaraktm hesaplamalarda kullanlmtr.

ekil 3.3. Deiik yol durumlarna gre lastik-yol temas statik ve srtnme katsaylar

28


34/56

3.3. Yuvarlanma Direnci

Yuvarlanma diren kuvveti tat tekerleinin yuvarlanma srasnda yol ve lastiklerdekiekil deitirmelerden kaynaklanr. Yuvarlanma direnci yol ile tekerlein deiik

durumlar iin ayr ayr incelenir. Bu durumlar;

- Demiryolu tamaclnda olduu gibi; rijit tekerlek- rijit yol,- u anda pek karlalmamakla birlikte toprak zemin zerinde hareket eden at

arabasnda olduu gibi; rijit tekerlek- ekil deitirebilen yol,- Gnmzde kullandmz binek otolarn en ok karlat gibi; elastik tekerlek-

rijit yol,- Daha ok yol d (off- road) tatlar iin geerli; elastik tekerlek- ekil

deitirebilen yol.

Bu projede genellikle binek otomobiller zerindeki diren kuvvetleri incelendii iin 3.durumda olduu gibi elastik tekerlek- rijit yol ifti baz alnarak inceleme yaplacaktr.

Sert zeminlerdeki yuvarlanma direncinin ana kayna yuvarlanma srasnda lastiin karkasyapsndaki ekil deitirmeden dolay ortaya kan histerisislerdir. Dier bir deyilelastie dndrmek iin verdiimiz enerjinin tamam dnme olay iin kullanlmamakta, birksm kaybolmaktadr. Bunun yan sra kaymadan dolay lastik ile yol arasndaki srtnme,lastiin iindeki havann sirklasyona (devinime) olan direnci ve lastik ile evresindekihava arasnda oluan fan etkisi yuvarlanma direncinin ikincil kaynaklardr. Yaplandeneysel almalar 125~150 km/h hzlar arasnda yuvarlanma direncinin %90~95ilastiin yapsal histerisislerinden, %2~10u lastik ile yer arasndaki srtnmeden ve

%1.5~3.5inin de hava direncinden kaynaklandn gstermektedir. Radyal lastiktekiyapsal histerisisler zerine yaplan dier bir deneysel alma ise bu histerisisleri%73nn di ksmndan, %13nn yan duvarlardan, %12sinin omuz ksmndan ve%2sinin de topuk blgesinden kaynaklandn gstermektedir.

Lastik sert zemin zerinde yuvarlanmaya balad zaman lastiin karkas yaps yer iletemas ettii alanda ekil deitirir. Bu ekil deitirmenin sonucu lastiin hareketynndeki normal basn dier taraftaki basntan yksek olur. Yani normal basnmerkezi lastik ekseninden hareket ynne doru bir miktar kayar. Bu kayma lastikeksenine gre bir moment oluturur ve bu momente yuvarlanma diren momenti adverilir. Serbest yuvarlanan bir lastik dndmzde tekerlek torku sfra eittir ve

tekerlein denge artnn salanmas iin yer ile temas ettii noktadan bir kuvvet etkietmek zorundadr. te bu yatay kuvvete yuvarlanma diren kuvveti denir. Bu kuvvetinnormal yke oranna da yuvarlanma diren katsays ad verilir.

3.3.1. Yuvarlanma Direncine Etki Eden Faktrler

Otomobillerde kullanlan iirmeli (pnmatik) lastiklerin yuvarlanma direncine birokfaktrn etkisi vardr. Bu faktrler lastiin yaps ve lastiin alma koullar olarak ikiana balk altnda incelenebilir. Buna ramen bu faktrleri birbirinden ayr dnmekimkanszdr. nk bir faktrn deiimi dier bir faktrn deiimini de beraberindegetirir. rnein tatn hznn artmas, lastiin scakln arttrr ve bu scaklk art da

lastiin iirme basncn deitirir.

29


35/56

3.3.1.1. Lastiin Yapsnn Yuvarlanma Direncine Etkisi

Lastik retimi radyal ve aprazkatl olmak zere iki ekilde yaplmaktadr. Lastiin buretim ekli onun yuvarlanma diren karakteristiini veren en nemli etkendir. Yaplan

lmler radyal lastiklerin yuvarlanma diren katsaylarnn apraz- katllara gre oldukaiyi olduunu gstermitir.

Radyal lastiin yuvarlanma direncinin apraz- katldan dk olmasnn ana sebebi apraz-katl lastiklerde belirli bir a ile denmi lif tabakalarnn lastii ekil deitirmelerisrasnda birbirleri arasnda bir kayma hareketi yaparak enerji kaybna sebep olmalardr.aprazkatl lastiklerin yuvarlanma direnleri daha yksek olmasna karlk yk tayanaralarda halen yaygn olarak kullanlmaktadr. nk bu lastiklerin yk kapasiteleriradyal lastie gre daha yksektir.

Lastiin retim tipinin yan sra lastiin di kalnl, di ekli, yanak kalnl, yanakgenilii ve aprazkatl lastikte katmanlarn says da yuvarlanma direncini etkiler.Lastiin dilerinin ve yanann kalnl ekil deitirmeyi zorlatrdndan yuvarlanmadirencinin artrr. Lastiin yanak yksekliinin azaltlmas yuvarlanma direncini drr,nk ekil deitiren malzeme miktar (alan) azalr, yani daha az enerji kayb olur. Fakatlastiin yanak geniliinin fazla drlmesi, lastiin temel ilevlerinden olan darbeleriengelleme grevinin yapamamas ile sonulanr. Lastiin lif katmanlarnn saysnnarttrlmas da bu katanlar arasndaki kaymalarn artmasna sebep olacandan yuvarlanmadirencini arttrr. Lastiin di eklinin belirli bir kriteri yoktur. Genellikle byk bloklarhalinde di yaplm lastiklerin yuvarlanma direnci daha byktr, fakat bu kk diliyaplm lastiklerin kesinlikle dk yuvarlanma direncine sahip olduklar anlamna

gelmez.

Yuvarlanma direncini etkileyen dier bir yapsal nitelikte lastiin yap malzemesidir. uanda lastik malzemesi olarak en ok kullanlan madde sentetik kauuktur. Sentetikkauuun yuvarlanma direnci doal kauuktan daha yksektir, fakat doal kauuunanma dayanmnn dkl lastik malzemesi olarak kullanmn azaltmtr. Dier birlastik malzemesi olan btil kauuk yol tutuu ve kontrol kolayl bakmndan sentetikkauuktan daha iyidir, fakat yuvarlanma direnci ok daha yksektir. SAE tarafndanyaplan almalar sentetik kauuun yuvarlanma direncinin doal kauuktan 1.06 kat dahayksek olduunu gstermitir. Btil kauuun yuvarlanma direnci ise doal kauuun 1.35katdr.

Lastiin malzemesinin yan sra iindeki liflerin ve katmanlarn malzemeleri deyuvarlanma direncin de etkilidir. elik lifli lastiklerin yuvarlanma direnleri sentetik lifliolanlara gre daha yksektir. Bu yzden otomobil lastiklerinde elik liflerin kullanmyava yava azalmaktadr. Bunun yerine ekme mukavemeti yksek sentetik liflerkullanlmaktadr. Her ne olursa olsun eliin mukavemeti sentetik liflerden daha yksekolduundan yk tamada kullanlan ou aralarn lastiklerinde halen elik liflerkullanlmaktadr.

30


36/56

3.3.1.2. Lastiin alma artlarnn Yuvarlanma Direncine Etkisi

Lastiin yuvarlanma direncinin alma artlarna gre deiimi aada maddeler halindeanlatlmtr.

3.3.1.2.1. Yzey artlar

Sert ve dzgn yzeylerdeki yuvarlanma direnci bozuk yol artlarna gre oldukadktr. Yumuak yzeylerde yuvarlanma direncinin artmasnn sebebi lastik temasalanndaki normal basncn daha da ne kaymasdr, yani lastik zemine batma miktarnagre kk bir basama geiyormu gibi davranr. Bundan dolay yumuak zeminlerdealacak tatlarn lastiklerinin zemine batma miktar, yani normal basn iddeti,azaltlmaldr. Bunu salayabilmek iin daha geni lastikler kullanlabilecei gibi dahasonra da bahsedilecei gibi lastiin iirme basnc azaltlarak temas alan arttrlabilir.Lastiin slak veya karl yollardaki davran da yumuak zemindekine benzemektedir,yani bu artlar altnda da yuvarlanma direnci artmaktadr.

3.3.1.2.2. Lastik iirme Basnc

Lastik iirme basnc direk olarak lastiin esneklii ile ilgilidir. Yolun yumuaklna greiirme basncnn yuvarlanma direncine olan etkisi farkl farkldr. Sert zeminlerde iirme

basncnn yksek olmas yuvarlanma direncini drr. Bunun sebebi yksek basntalastiin ekil deitirmesinin azalmas yani yapsal histerisizlerinin azalmasdr. BAEnin

bu konu ile ilgili yapt almalar iirme basncnn aprazkatl lastiklerin yuvarlanmadirenleri zerinde daha etkili olduunu gstermitir. rnein radyal lastiin iirme

basncn yarya indirdiimizde yuvarlanma direnci 1.27 katna kmasna karn apraz-katlda bu oran 1.92 dir. Kum gibi yumuak zeminlerde lastik iirme basncnnarttrlmas zemine batma miktarn arttraca iin yuvarlanma direncini ekil 3.4degrld gibi arttrr. Buna karn lastik iirme basncnn azaltlmas yapsalhisterisisleri arttraca iin yumuak zeminlerde lastik iirme basncnn optimum birdeeri vardr ve bu deer batmaya kar yaplan i ile ii yapsal histerisislerden dolaykaybolan ilerin toplamnn en az olduu noktadr.

ekil 3.4. Yuvarlanma direnci katsaysnn iirme basncyla deiimi

31


37/56

iirme basnc sadece yuvarlanma direncini deil ekil 3.5 de gsterildii gibi lastiinanma mrn de etkiler. ekilde 165 kPa (24 psi) daki anma oran referansgsterilmitir. Grld gibi anma mrne lastik iirme basncnn etkisi radyal

lastiklere gre aprazkatl lastiklerde daha fazladr.

ekil 3.5. Lastik iirme basnc ile anma indeksinin deiimi

3.3.1.2.3. Hz

Hzn art ile lastiin ekil deitirmesi iin gerekli i ve lastiin yapsndaki titreimlerartt iin lastiin yuvarlanma direncide artar. Radyal lastiin yuvarlanma direncinin hzile deiimi ekil 3.6 da, aprazkatl lastiinki ise ekil 3.7 de verilmitir

32


38/56

ekil 3.6. Radyal lastiin yuvarlanma diren katsaysnn hz deiimi

ekil 3.7. apraz katl lastiin yuvarlanma diren katsaysnn hz le deiimi

Lastiin dizaynnda ve alma artlarndaki parametrelerin okluu ve bunlarnoluturduu kompleks iliki yznden lastiin yuvarlanma direncini veren analitik birformln karlmas hemen hemen imkanszdr. Bu yzden lastik yuvarlanma direnci ileilgili hesaplar tamamen deneysel verilere dayanmaktadr. SAE lastik yuvarlanmadirencinin llmesi ile ilgili baz prosedrler ortaya koymutur. Bu prosedrlerinuygulanmas sonucu elde edilen deneysel verilerle ampirik formller oluturulmutur. Buformller baz parametrelerin sabit tutulduu kabul ile ortaya kmtr.Tat performans iin yaplan n hesaplamalarda hzn lastik yuvarlanma direncine olanetkisi ihmal edilebilir. Bunun yerine yuvarlanma diren katsaysnn ekil 3.8de verilenortalama deerleri kullanlabilir.

ekil 3.8. Yuvarlanma diren katsaysnn ortalama deerleri

Hz belirli bir limiti atktan sonra yuvarlanma direnci iyice artar. Eik hz da denen buhzdan sonra lastik temas alannda oluan ekil deitirmeler geri normal hali olan dairesel

33


39/56

ekline dnemez ve stel snml dalgalar oluur. Bu dalgalarn genlii lastiin yerdenayrld anda en byktr ve lastik evresi boyunca stel olarak snmlenir. Bu dalgalarnoluumu enerji kaybn iyice arttrarak s oluumunu arttrr ve dolaysyla lastikyuvarlanma direncini de artrr. Bu dalga oluumunun devam ettirilmesi yani eik hznn

stnde seyir edilmesi sonunda lastiin patlamas kanlmazdr. te bu nedenle lastiinmalzemesine ve yapmna gre bir hz snr vardr ve bu limit deer lastik zerinde bir harfile gsterilmitir.

3.3.1.2.4. alma scakl

Lastiin alma scakl yuvarlanma direncini iki ynde etkiler. Bunlardan birincisilastiin iindeki havann scaklnn deiimiyle iirme basncnn deimesi, ikincisi iselastik malzemesinin scaklnn deiimi ile malzemenin katlnn, yani yapsalhisterisisinin, deiimidir. Lastiin ii scakl ve omuz scakl ile yuvarlanma direnkatsaylarnn deiimi ekil 3.9 ve ekil 3.10 da verilmitir.

ekil 3.9 incelendiinde 10 C deki yuvarlanma diren katsaysnn 60C dekinin 2.3 katolduu grlebilir. Buradan lastik yuvarlanma diren katsays ile ilgili temel faktrlerden

birinin lastik omuz scakl olduu anlalr. Burada hatrlanmas gerekli nemli bir noktaise ortam scakl ile lastik omuz scaklnn ayn olmaddr.

ekil 3.9. Lastik ii scaklnn yuvarlanma diren katsaysna etkisi

3.3.1.2.5. Lastik ap

Lastiin ap ile yuvarlanma diren katsays arasndaki iliki ekil 3.11de verilmitir.Buradan sert zeminlerde lastik apnn yuvarlanma diren katsays zerinde pekte etkiliolmad grlmektedir. Dier taraftan yumuak zeminlerde olduka etkilidir.

34


40/56

ekil 3.10. Yuvarlanma diren katsaysnn omuz scakl ile deiimi

3.3.1.2.6. Frenleme-eki abas

Tatn frenlemesi veya ivmelenmesi srasnda yuvarlanma direnci artar. Bunun en nemlisebebi lastiin temas alanndaki ekil deitirmenin yan sra frenleme veya ivmelenmesrasnda lastikte evresel bir ekil deitirmenin de meydana gelmesidir. Frenleme veivmelenmenin lastik yuvarlanma diren katsays zerindeki etkisi ekil 3.12 de grafik

olarak gsterilmitir.

ekil 3.11. Lastik apnn yuvarlanma diren katsaysna etkisi

35


41/56

ekil 3.12. Frenleme - ivmelenme abasnn yuvarlanma diren katsaysna etkisi

4. OTOMOBL LASTKLERNN YAN KUVVET KARAKTERSTKLERNNSONLU ELEMANLAR YNTEMYLE BELRLENMES ZERNE RNEK BRALIMA

4.1. zet

Bu almada, nce tipik bir kk otomobil lastiinin ayrntl modeli oluturulmutur.kinci aamada, lastiin yan (viraj) kuvvet karakteristiklerinin elde edilmesi iin, sonluelemanlar analizi gerekletirilmitir. Sonular, tasarm ve imalat yaplan tamburlu lastikdeney dzeneinde elde edilen deneysel sonularla karlatrlmtr.

4.2. Giri

Pnmatik lastik, yol tatlarnda tat ve yol arasndaki tek ara yz oluturan, tatnarln tayan, tatn dorultu ve hz denetimini salayan nemli bir elemandr.Lastiin tasarm, prototipinin hazrlanmas, denenmesi ve nihayet piyasaya srlmesi zor,

uzun ve masrafl bir sretir. Lastik yapsnn (ekil 4.1) ve malzeme zelliklerininkarmakl; lastikten beklenen zelliklerin birbirleri ile elikili olmas nedeniyle lastik

36


42/56

tasarm parametrelerinin belirlenmesi konusunda henz net kurallar oluturulamamtr. Bunedenle prototip retimi ve denenmesi, yeni bir lastiin tasarm ve retim srecinde enuzun, zahmetli ve masrafl aamay oluturmaktadr. Gnmzde pnmatik lastiklerin, aradorultu kontrol ve kararln etkileyen, yan kuvvet karakteristiklerini belirlemedekullanlan tek yntem karmak ve pahal deney dzenekleri kullanlarak yaplandeneylerdir. Bu durumda, pnmatik lastiklerin yapsn mmkn olacak tm ayrntlar ilekapsayacak bir bilgisayar modelinin, prototip retimi ve denenmesi ile ilgili zorluklar vemasraf en aza indirmekte nemli bir ara olaca aktr. Byle bir bilgisayar modeliayrca lastik iinde gvenilir lmlerin yaplmasnn son derecede zor olduu kritikyerlerdeki parametrelerin deiiminin gzlenmesinde de faydal olacaktr.

Geree uygun veya en azndan geree yakn sonularn alnabilecei bir bilgisayarmodeli, tasarmclara daha iyi lastiklerin gelitirilmesi srecinde yardmc olaca gibi, yol

aralarnn deiik yol koullarnda hareketinin simlasyonu iin de kullanlabilecektir.Ancak polimerlerin dorusal olmayan malzeme zellikleri, bir lastikte birka tip polimerinkullanlmas, lastik iindeki tekstil ve/veya elik katlarn elastik modllerinin birbirlerineve polimer malzemeye gre ok farkl olmas, asimetrik alma koullar, normal almakoullarnda byk yer deitirmelerin olumas ve yer ile kuru srtnmeli temas gibizellikler nedeniyle gereki bir lastik modelinin yaplmas zorlamaktadr.

Literatrde, pnmatik lastiklerin yan kuvvet zelliklerinin modellenmesinde ampirik,analitik ve fiziksel olmak zere farkl tip yaklama rastlanmaktadr. Analitik modellergenellikle fiziksel olayn ar basitletirilmi halidir. Bu modeller ounlukla kapalzm ekline sahip dk dzenli analitik denklemler eklindedir ve olduka ak fizikselanlamlara sahip, ayarlanabilir birka parametreyi iermektedir. Analitik modeller hzl birekilde doru sonu verirler, kullanm kolaydr ve bir lastik tipi iin kullanld zaman

ekil 4.1. Radyal lastiin i yaps

lm gerektirmez. Fakat basitliklerinden dolay lastik davrannn gerek etkilerini

detayl olarak salayamazlar.

37


43/56

Ampirik lastik modelleri, llm lastik bilgisine uygun bir eriye dayanmaktadr. Bazaratrmaclar bazen literatrde yar deneye dayal lastik modelleri olan eri

parametrelerine fiziksel anlamlar balamaktadr. Birka durumda parametrelerin anlamak deildir. Bu modeller parametreleri, analitik dzeltmeleri ve zorunlu olan ekstra-

polasyonlar belirlemek iin byk bir miktarda bilgiye ihtiya duyar. Ampirik modellertam lastik yant gstermesi ve ksa srede doru sonular vermesine ramen, tek bir lastiktipi iin model parametrelerini belirlemek byk miktarlarda deneysel veri gerektirir.Dier taraftan ampirik modeller lastik dinamiinin detaylarnn anlalmasn desteklemez.Analitik ve ampirik lastik modellerinin kullanm, ksa zm sreleri sayesinde, aradinamik simlatrleri gibi lastiin daha byk bir sistemin paras olduu uygulamalardayaygndr. Fiziksel ve bir lde ampirik lastik modelleri ise daha ok lastik davrannnincelenmesi ve performans optimizasyonunda kullanlmaktadr.

Fiziksel modellerde, lastiin fiziksel yaps, malzeme zelliklerine gre dikkate alnr. Snrartlar iin pek ok non-lineer sistem denklemi elde edilir. zm sresini ksaltmak ve

analizi basitletirmek iin yaplacak analize bal olarak modelde varsaymlar zerine baz basitletirmeler yaplabilir. Fiziksel modeller sanal olarak gerekli detaylar iermesineramen, hesaplama sresi ve hesap kaynaklar tarafndan snrlandrlmaktadr. Gerekzaman problemlerinde, uygulama bulan analitik ve ampirik lastik modelleri, fazlahesaplama sresi ve byk hesap kaynana ihtiya duymadklarndan, SrSimlatrlerine veya lastiin daha byk sistemin bir bileeni olduu tat dinamikalmalarna benzerdir. Gelitirilen fiziksel ve snrl ampirik modeller, lastik dinamii velastik davrannn optimizasyonu iin bilimsel almalarda kullanlmaktadr.

Tm modelleme almalarnda elde edilen sonularn, daha nce elde edilmi ve gvenilirsonular bulunan bir deney rnei kullanlarak kontrol edilmesi gereklidir. Ancak

pnmatik lastik konusunda genel kabul grm ve yerlemi bir deney rneibulunmamaktadr. Bu nedenle bilgisayar modelinden alnan sonularn gvenilirliinindenenmesi iin deneysel bir dorulama yaplmas kanlmazdr. Bu almada deneyseldorulama, tamburlu lastik deney dzenei (ekil 4.2) kullanlarak yaplmtr.

38


44/56

ekil 4.2. Tamburlu lastik deney dzenei

4.3.Lastik Modeli

Lastik modelinin hazrlanmasnda, tipik bir kk otomobil lastii olan 155 R 13 78 Slastiin geometrisi ve yaps temel alnmtr. Bu lastiin retici firma kataloundan alnanzellikleri Tablo 4.1 de verilmektedir.

Tablo 4.1. 155 R 13 78 S Lastiin zellikleri

Lastik zerinde yaplan inceleme karkas ve taban elemanlarndaki takviye malzemelerininekil 4.3 de gsterildii ynlerde yerletirildiini ve Tablo 4.2 de verilen geometrikzelliklere sahip olduunu gstermitir.

39


45/56

ekil 4.3. Karkas ve taban elemanlarnda takviye yn

Tablo 4.2. Takviye malzemelerinin geometrik zellikleri

almann temel amac pnmatik otomobil lastiklerinin yan kuvvet karakteristiklerininmmkn olduunca az bilgi giriiyle, daha lastiin tasarm aamasnda belirlenmesidir. Buamaca ulamak iin en basit bilgisayar modeli ile balanm, atalet kuvvetleri ve polimermalzemeden kaynaklanan viskoelastik zellikler ihmal edilmitir. Ancak dnme ve yankuvvet zelliklerinin elde edilebilmesi iin lastie verilmesi gereken kayma as(diyagonal hareket) gz nne alndnda, alma koullar tamamen asimetrik olmaktave lastiin tmyle modellenmesini kanlmaz klmaktadr. Lastiin tmylemodellenmesi ise en basit modelde bile gerekli zm sresini nemli ldearttrmaktadr. Bu nedenle dnen lastik modelinin belirlenmesinde kullanlacak ayrntlarndzeyi, istenen hassasiyet ve kabul edilebilir zm sresi tarafndan belirlenecektir.

zm sresinin daha ksa olmas nedeniyle statik lastik modeli zerinde yaplan ilkdenemelerde, lastik kesiti zerinde ekil 4.4 de gsterilen a rgsnn hassasiyet vezm sresi alarndan uygun olduu grlmtr. Yine bu denemelerde lastikzerindeki gerinimlerin, takviye malzeme nedeniyle en fazla % 20 civarnda olduugrlmtr. Bu durumda polimer malzemenin ampirik, dorusal olmayan (Mooney-

Rivlin) veya dorusal elastik malzeme modeliyle modellenmesi arasndaki fark ihmaledilebilir dzeydedir. Buna karn dorusal olmayan malzemenin kullanld modelde

40


46/56

gerekli zm sresi dorusal modelle karlatrldnda daha uzundur. Lastik iindekitakviye malzemeler ou sonlu elemanlar yazlmnda bulunan ve ilk kez beton iindekidemir takviyeleri modellemek iin kullanlan rebar (REinforcement BARs) elemanlarkullanlarak modellenmitir. Rebar elemanlar, zerine eklendikleri dolu elemanlara

(burada polimer malzeme) takviye ynnde, takviye malzemesinin salad kadar ekekme ve basma direngenlii salar.

ekil 4.4. boyutlu lastik modeli kesitinde a rgs

4.4. Sonlu Elemanlar Analizi

Lastik modelinin snanmas iin nce eksenel simetrik bir lastik modeli yaratlm ve ekil4.5 de gsterilen daha ince bir a rgs kullanlmtr. Modelde tipik bir otomobillastiinde bulunan polimer ve takviye malzemeleri uygulanmtr, (ekil 4.6). Sonluelemanlar analizi yoluyla, ilk olarak retici tarafndan tavsiye edilen veya izin verilebilen

jantlara takldnda oluan ekil deiiklikleri ve i gerilmeler gzlenmitir. Daha sonra,ayn lastie tekstil sfr kat eklendiinde i gerilmelerde meydana gelen deiimizlenmi, son olarak da elik srt kua yerine tekstil srt kua kullanlmas durumunda igerilmelere baklmtr.

boyutlu modelde ise dnen ve ynlendirilen lastik modelinin janta dokunan dmlerikendi ekseni etrafnda dnebilen rijit bir janta balanm, lastiin i yzeyine iirme

basnc snr koullar uygulanmtr. Dnme ve yerle temasn lastik zerinde byk yerdeitirmelere neden olmas zerine, ek bir yazlm hazrlanmtr. Bu yazlmla, lastikmodeli zerinde takviyeyi modelleyen rebar elemanlarnn bal olduu dmlerin o ankikoordinatlarn her zm aamasnda hesaplanp, bu dmlerin yer deitirmesine gre

takviyelerin yn de her zm aamasnda gncellenmitir. Yine byk yer deitirmelernedeniyle iirme basncnn, her zm aamasnda lastiin i yzeyine dik kalmas iin

41


47/56

sonlu elemanlar yazlmndaki basncn yzey yer deitirmelerini izlemesi seeneikullanlmtr. Normal alma koullarnda lastiin deformasyonu nedeniyle i

basncndaki deimeler ihmal edilebilir dzeyde olduundan, i basncn sabit olduuvarsaylmtr. Elde edilen sonlu elemanlar lastik modelinin kesit grnts ve malzeme

dalm ekil 4.7 de sunulmutur.

ekil 4.5. Eksenel simetrik jantl lastik modeli a rgs

ekil 4.6. Eksenel simetrik jantl lastik modeli malzeme dalm

Lastik modelinden elde edilen sonularn deneysel dorulamas tamburlu deney dzeneizerinde yaplaca iin ynlendirilmi lastiin modellemesi de deney dzeneindekikoullara uygun olarak yaplmtr, (ekil 4.8)

42


48/56

ekil 4.7. Sonlu elemanlar lastik modeli malzeme dalm

ekil 4.8. Deney dzenei tamburu zerindeki lastik modelinin kaplanm grnts

Belirli bir iirme basnc, dey yk ve kayma as deerinde yan kuvveti elde edebilmekiin lastik tambura demeden istenen basnca birka admda iirilmitir. iirilmi lastikistenen kayma as ile ok adml olarak istenen dey yk deerine ulalana kadartambura bastrlr. Son aama olarak tambura dnme hareketi verilerek; kayma as ileyuvarlanan lastiin jantndaki tekerlek yuvarlanma ekseni ynndeki reaksiyon kuvvetininkararl bir deere ulamas beklenmitir, (ekil 4.9). Bylece elde edilen kararl reaksiyonkuvveti deeri, anlan iirme basnc, dey yk ve kayma as deerinde lastiin

oluturduu yan kuvvettir.

43


49/56

ekil 4.9. Yan kuvvetin yuvarlanma srasnda kararl duruma ulamas

Anlan inceleme deney yaplan iirme basnlar, dey ykler ve kayma alar iin tektek yapldnda ekil 4.10 da deneysel eriler zerine ilenmi olan noktalar eldeedilmitir.

ekil 4.10. Deneysel (eriler) ve bilgisayar modelinden (emberler) elde edilen yankuvvetler

Normal kullanm koullarn kapsayan blmde sonlu elemanlar analizinden elde edilensonularn, deneysel sonularla ok yakn uyum iinde olduu grlmektedir.

ekil 4.10 da grld gibi bilgisayar modeli grafiin belirli bir blgesi (byk kayma

alar ve yksek dikey ykler) iin sonu alnamamtr. Bu blgede kararl yan kuvvetdeerine ulalamadan bilgisayar modelindeki hata birikmesinden dolay lastikte gereki

44


50/56

olmayan ekil deitirmeler olmaya balamakta, yan kuvvet deerlerinde de deneylerdegrlmeyen deiimler olumaktadr.

4.5. almann Sonucu

Bu almada radyal kuakl otomobil lastiklerinin yan kuvvet karakteristiklerinin sonluelemanlar yntemi kullanlarak belirlenmesi amalanmtr. Hazrlanan sonlu elemanlarmodeli, deney koullarna uygun koullarda altrlm ve deneysel sonularla uyumlusonular alnmtr. Ancak, bilgisayar modeli byk yer deitirmeler ve yer ile kurusrtnmeli temas nedeniyle dorusal deildir, ok adml ve yinelemeli bir zmgerektirmektedir. zmn her admnda izin verilen sonlu bir hata oran kalmakta vezellikle yksek kayma as ve yk durumlarnda hata birikerek zmn kararsz halegelmesine neden olabilmektedir.

Hata birikimini azaltmann bir yolu her zm admnn tamamlanm saylmas iin

gerekli, izin verilebilir en yksek hata dzeyini azaltmak ve adm bykln de bununlauyumlu biimde kltmektir. Ancak bu yntem zm sresinin kabul edilebilir snrlarntesinde uzamasna neden olmaktadr.

Bu almada sunulan sonlu elemanlar lastik modeli, otomobil lastiklerinin tasarmaamasnda yan kuvvet karakteristiklerinin kestirilmesi yoluyla, lastik tasarm aamasndahzlanma salayabilecektir. Ayrca, belirli bir lastik tasarmnda lastikteki eitli tasarm

parametrelerinin deiim ynyle elde edilen lastiin yan kuvvet karakteristiklerinindeiim yn hakknda tasarmcnn edinecei bilgi, istenen zellikleri salayacak tasarm

parametrelerini en iyilenmesini kolaylatracaktr.

Sonlu elemanlar yntemlerinde yaanan gelimeler sonucu, dnen lastiklerin modellenmesive analizinde yararl olabilecek baz yntemler, eitli sonlu elemanlar yazlmlarnda yeralmaya balamtr. Bu gelimelerden lastik modelleme asndan en nemli olanGeliigzel Lagrange Euler Formlasyonudur (Arbitrary Lagrangian Eulerian Formulation

ALE). Bu formlasyonda lastiin yuvarlanma ynnde sonlu elemanlar a rgs iindeakmasn salarken, dier ynlerde a rgs malzeme ile birlikte deforme olabilmektedir.Bylece lastik, statik bir modelmiesine, sadece yere dokunan ksm ince a rgsnesahip, dier ksmlar kaba bir a rgsyle modellenebilmekte ve zm zamanndantasarruf edilebilmektedir. almalar, bu formlasyonun yapay sinir alarnn bir parasolarak kullanld sistemlere doru ynlenmi grnmektedir.

5. LASTKLERN DZAYNI ve GELTRLMES

45


51/56

FEA (Finite element analysis) ad verilen Sonlu Eleman Analizi, literatrdeki enkarmak analiz tekniklerinden biridir ve yntem lastik dizaynnda kullanlan anaelemanlardan birisidir. Lastiin mhendislik zellikleri yapsnda bulundurduukompozitlerle birlikte her ynde deimektedir. Kauuun dk modlnden dolay

oluan byk deformasyonlar, lastik btnndeki kalnlklarn deiik olmas ve bukalnlklardaki zelliklerinde farkl olmas vb. gibi non-izotropik zelliklerden dolay FEAlastik dizaynnda kullanlan en nemli tekniklerden birisi haline gelmitir.

Bilgisayarla yaplan bir analizde lastik mhendisi sadece lastiin maruz kald gerilme vezorlanmalar grmekle kalmaz, ayn zamanda yk altnda lastiin hangi ekli alacann daanalizini yapabilir. Bu yntemle lastik zerinde yaplabilecek olan ufak ekil ve malzemedeiikliklerinin hangi sonular vereceini aratrabilir. Ayrca lastiklerdeki titreimlerimodelleyip analiz yapabilmek ve bu titreimleri kontrol altnda tutabilmek iin dinamikanaliz programlar kullanlmaktadr.

Yeni yaplan tasarmlarn hepsi test dzeneklerinde test edilmektedir. Bu dzeneklerin enkompleks olan lastik dinamometresidir. Sistem basit olarak dnen yolu simle eden birdzenek ve eitli ykler ile kamberlerin simle edildii bir tasarmdan olumaktadr.Kayma oranlar ve kayma alar deitirilerek lastik zerindeki ykler llmektedir.Viraj dn ve tutunma karakteristik erileri bu testler sonucunda izilmektedir. Ayrcahzn lastik dn ap zerindeki etkisi de dier inceleme alanlarndan birisidir ki bu

parametreler ara sr yksekliinde efektif olarak rol oynad iin aerodinamikilertarafndan ska kullanlrlar.

Dzenek testlerinin en nemli amalarndan birisi de dayankllktr. Pist testlerindeherhangi bir lastiin patlamas kabul edilemez bir olgudur. Bu nedenle saatlerce okyksek yklerde ve yksek hzlarda sren testler gerekletirilir.

5.1. Son Teknoloji rn Lastik rnei

Son zamanlarda lastik rnlerinde farkl istekler domutur. Bunlardan bir tanesipatlamayan, salam, yuvarlanma direnci az ve sr konforu olduka iyi bir lastik tasarmyapmak.

Bir tekerlek firmasnn rettii yeni nesil lastik tasarm bilinen lastik dizaynlar zerinedevrim yaratacak nitelikte. Hala test aamasnda olan bu lastikler ileriki yllarda; savunma

sanayi, ulam sektr ve i makineleri sektrnde kullanlmas amalanmaktadr.

ine hava baslmas gerekmeyen ve dolasyla patlama ihtimali olmayan bu lastik tr,bileik malzemelerle oluturulan tel kafesin kauuk ile kaplanmas eklinde dizayn edilmi.(ekil 5.1)

46


52/56

ekil 5.1. Son teknoloji rn lastik rnei

Lastiin en ilgin zellii ise andka kaplanabilmesi. Yksek kaliteli radyal lastikmalzemesi sayesinde de son teknolojili lastiklerin mr ara mr kadar uzun olabilecek.Bu lastiklerin bilindik lastik trlerinden bir dier fark da, kauuk srt bandnn esnek janttelleriyle jantn gbeine tutturulmu olmas. Yaplan aklamalara gre bu teknolojininseri retim aralara uygulanmas uzun sre alabilecek fakat yakn gelecekte bu teknolojiyihafif arlklar olan tekerlekli sandalyeler ve askeri aralarda grmemiz mmkn.

Bu havasz lastikler; esnek tellerle merkeze bal olan kauuk lastik tabandan oluuyor.Otomobillerde u an jant ve lastik ayr ayr sunulurken, bu son teknoloji tekerlerde bunlartek bir rnde topluyor. Bylece, skme ve takma ilemleri de olabildiince basit halegetirilmi oluyor.

Basit ve yeniliki gbek ve tel tasarm, hava basncnn yerini alrken, haval lastiklerleayn performans salad iddia ediliyor. Esnek teller darbeleri ve oklar kolaylklaemebilen ekillenebilir jantla btnleiyor.

Hava isteyen klasik lastiklerin dnda yeni tasarm lastikler, yk tama kapasitesi, srve yol hasarlarna kar dayankllk asndan konfor ve haval lastik sr zellikleri

salyor. retim aamasndaki bu lastikler, gelecekte zellikle ticari, askeri ve i makinesiaralar iin byk kolaylk salayacaa benziyor (ekil 5.2 ve ekil 5.3).

47


53/56

ekil 5.2. Son teknoloji rn lastiklerin askeri aralarda kullanm rnei

Yaplan aklamalarda, bu tekerlerin sunaca faydalar yle sralanyor: Bakm

gerektirmiyor. Delinmiyor. Daha uzun mrl d yzey dayankll salyor. Yol stresinidaha iyi datyor. Basitletirilmi retim prosesine sahip. Tekrar kullanlabilen temelyapya sahip. yi grnm sunuyor. Darbe direnci kuvvetli. Su birikintilerine kargelitirilmi dirence sahip.

ekil 5.3. Son teknoloji rn lastiklerin i makinalarnda kullanm rnei

48


54/56

Bu lastikler elastik yaplar sayesinde otomobillerin gvenli ve konforlu bir ekildekullanlmasna olanak saland syleniyor (ekil 5.4). Lastiklerin kauuk taban, yksek

performansl kompozit materyallerden yaplm radyal yapyla sarlm. Lastiin dyapsnn inceldii durumlarda tek yaplmas gereken tabann yeniden kaplatlmas. Radyal

yap, otomobilin mr kadar uzun mrl ve radyal tellerden biri ya da birkann zarargrmesi durumunda otomobilin durmasna gerek yok. Bu lastiklerin zel dizaynndandolay otomobillerin dnda iki tekerlekli aralar iin de kullanma uygun olduusylenmekte.

ekil 5.4. Son teknoloji rn lastiklerin otomobillerde kullanm rnei

49


55/56

6. SONU VE RDELEME

Tabiatta hibir rneine rastlanmad halde, bize son derece doal gelen ve moderntekniin ekseni olacak kadar nemli bir bulu olan tekerlek yzyllar boyunca; tarmn,

hayvancln, modern bilimin, insanln gelimesinde hep nemli bir rol oynamtr.

Tekerlein icadn hemen arabann izledii kesindir. Bir ift tekerlei dingille birletirmekve buna demirsiz bir saban oturtmak iten bile deildir. Gerekten de, M.. 3.000yllarnn Smer kalntlarnda rastlanan arabalar byledir. Srcs, iki tekerlein arasnakonmu bir eyere, ata biner gibi otururdu. Bu taslak abuk gelierek drt tekerlekli bir araoldu; fakat henz n tekerlekler sabitti.

17y.y. balarna gelindiinde kauuk kefedildi. Kefedilen kauuk, Peru daki yerlilerinbir aacn zsuyundan elde ettikleri esnek bir maddeydi. Aacn kabuu hafife yarlncazsuyu akveriyor ve bu su hemen donduu halde yumuakln kaybetmiyordu. Yerlilerhem krlmaz, hem de su geirmez bu maddeyle anta, ayakkab, elbise ve kaplar imaledebiliyorlarm.

Tm bu gelimelerin ardndan insanolu kauuu belirli bir miktar kkrtle kartraraksouk ve scaktan etkilenmez duruma getirilebilecek yntemi buldu. Buna vulkanizasyondenir.

Bununla birlikte polimer malzemelerin gelimesi ve kimya alannda yaplan gelimelergnmz tekerleinin retilmesini salad.

Tekerlein geliimindeki tm bu tarih bilgisine bakarak gnmz teknolojisi ile retilenaralarn lastik endstrisine ne kadar ihtiyac olduu anlalabilir.

Gelien teknoloji ile birlikte ou hava ve kara aralarnn vazgeilmez en nemli makineeleman olan lastikler, gnmzde hala bitmek bilmeyen aratrma ve gelitirmekonusudur.

Sonu olarak bu projede, evremizde grdmz ve gnlk hayatmz boyunca neredeysehi ilgilimizi ekmeyen ara tekerleklerinin, zorlu retim prosesleri, gsterdii nemlimekaniksel davranlar ve gelitirilmekte olan bir makine eleman olduu anlalmtr.

Lastiklerin, aracn sr performans, sr gvenlii, yakt tasarrufu gibi konular zerinebyk rol oynad grlm, mekaniksel ve malzeme zellii olarak lastikler bu projedeincelenmitir.

Hayatmz kolaylatran lastiklerin; ierdii kimyasallar sebebiyle insan salna zararlolduu ve hala gnmzde geri dnmnn neredeyse hi olmad bunun sonucundadoaya zarar verdii unutulmamaldr. Ve bu yzden lastiin hala bir gelitirme konusuolduu bu projenin oluturulmas srecinde anlalmtr. Daha zararsz, daha uzun mrl,daha iyi mekaniksel zellikler ieren ve daha evreci geri dnm mmkn lastiklerretmek, toplumumuzun nemli bir ncelii haline gelmesi gerektii bu proje ileanlalmtr.

50


56/56

KAYNAKA

1. Geredeliolu, O.C., Tat lastikleri, Ankara, Kasm 19972. Geredeliolu, O.C., Tat lastikleri ve kaplanm lastikler, Ankara, Austos 2009

3. Altparmak, D., Koca, A. Tatlarda tekerlek kilitlenmesi ve kaymasnn durmamesafesi ve kararlla etkisi, Gazi niversitesi, 2001

4. Karaku, M., olakolu, M., Araba lastiinin farkl dey yk ve basnlaraltnda gerilme analizi, Afyon Kocatepe niversitesi, 2007

5. Tnk, E., nlsoy, Y.S., Otomobil karakteristiklerinin yan kuvvetkarakteristiklerinin sonlu elemanlar yntemi ile belirlenmesi, Orta Dou Teknikniversitesi, 2001

6. Pirelli Fabrikas, Oto lastiinin tanm fonksiyonlar ve bileenleri, Tantmbror, 2009

7. Karayel, S., Lastik malzemeleri, karm hazrlama ve testler, Kocaeliniversitesi Lastik Gnleri, 16 17 Mays 2009

8. http://en.wikipedia.org/wiki/Tire9. http://tr.wikipedia.org/wiki/Otomobil_lastikleri10. http://www.padokf1.com/icerik/21611. http://www.padokf1.com/icerik/21712. http://www.michelin.com.tr/tr/front/affich.jsp?

codeRubrique=920050909105281&lang=TR
http://en.wikipedia.org/wiki/Tirehttp://tr.wikipedia.org/wiki/Otomobil_lastiklerihttp://www.padokf1.com/icerik/216http://www.padokf1.com/icerik/217http://www.michelin.com.tr/tr/front/affich.jsp?codeRubrique=920050909105281%E2%8C%A9=TRhttp://www.michelin.com.tr/tr/front/affich.jsp?codeRubrique=920050909105281%E2%8C%A9=TRhttp://en.wikipedia.org/wiki/Tirehttp://tr.wikipedia.org/wiki/Otomobil_lastiklerihttp://www.padokf1.com/icerik/216http://www.padokf1.com/icerik/217http://www.michelin.com.tr/tr/front/affich.jsp?codeRubrique=920050909105281%E2%8C%A9=TRhttp://www.michelin.com.tr/tr/front/affich.jsp?codeRubrique=920050909105281%E2%8C%A9=TR

proje lastik

Documents

Transcript of proje lastik