ENDSTRYEL LME ASSTAN AR GR GL DAYAN STRAIN

ENDÜSTRİYEL ÖLÇME ASİSTAN ARŞ. GÖR. GÜL DAYAN

STRAIN GAGE’LERLE POISSON ORANI VE ELASTİSİTE MODÜLÜ ÖLÇÜMÜ Strain-gage mekanik şekil değiştirmenin fonksiyonu olarak değişen bir dirence sahiptir. Poisson Oranı (υ): Ø Malzemedeki enine birim deformasyonun boyuna birim deformasyona oranı “Poisson oranı” olarak ifade edilmektedir.

Poisson Oranı (υ) � 2 adet strain gage yandaki şekildeki gibi bir deney çubuğunun üzerine yapıştırılır. �Çubuğa F kuvveti uygulandığında 1 nolu strain gage’de uzama, 2 nolu strain gage’de kısalma olacaktır.

Poisson Oranı (υ) �Bu uzama ve kısalma miktarlarını strain indikatör ile belirleyip aşağıdaki formülde yerine yazarak poisson oranını buluruz.

Elastisite Modülü (E): Ø Malzemenin dayanımının (mukavemetinin) ölçüsüdür. Ø Birim uzama ile normal gerilme (çekme ya da basma gerilmesi) arasındaki doğrusal ilişkinin bir sonucu olup birim uzama başına gerilme olarak tanımlanır. Ø Elastisite modülü malzemeye ait karakteristik bir özelliktir.

Elastisite Modülü (E) �Elastisite modülünü bulmak için aynı deney çubuğundaki 1 nolu strain gage kullanılır. � 1 nolu strain gage strain indikatör devresine bağlanır ve deney çubuğuna F kuvveti uygulanır.

Elastisite Modülü (E) �Deney çubuğunun A kesiti kullanılarak sigma ( ) elde edilir. � , strain gage ile belirlenir. �Ve ‘den bulunur.

Daha az kuvvet etki ettirerek Elastisite Modülünü bulabilmek için yandaki şekildeki üzerine strain gage yapıştırılmış olan deney çubuğu eğilmeye maruz bırakılır.

Deney çubuğuna kuvvet uygulandığında, Strain gage’in yapıştırıldığı yüzeydeki maksimum eğilme gerilmesi:

F, l, b, ve h belli olduğundan, Formülünden bulunur ve,

uygulandığında ‘ın değeri strain indikatörü ile belirlenir ve Eelastisite modulü: bulunur.

TİTREŞİM ÖLÇÜMÜ Titreşim, Ø Hızlı salınım hareketi, Ø Bir ritimle tekrarlanan sarsıntı veya Ø Bir sesin modülasyonudur. İki çeşittir: Ø Sönümlü Titreşimler Ø Sönümsüz Titreşimler

�Titreşim bir süre sonra sona eriyorsa sönümlüdür. Bir yere tespit edildikten sonra çekilip bırakılan çelik bir telin titreşimi sönümlüdür. Ø Otoların titreşimi, yay ve amortisör tarafından yutulduğu için sönümlüdür. Ø

�Titreşim sürekli ise sönümsüzdür ki bu durumda titreşimin bir kuvvetle desteklenmesi şarttır.

�Titreşim olayında frekanstan söz edilir. Ø Frekans, periyodik bir dalga hareketinin belirli bir aralıkta kaç kez tekrarlandığını ölçen büyüklüktür. Ø Olay zaman içinde cereyan ediyorsa frekans hertz (Hz) ile ölçülür ve 1/s olarak ifade edilir. Ø Alternatif akımlı elektrik, ABD’de 60, dünyanın diğer ülkelerinde 50 Hz frekansa sahiptir. Ø Teknikte titreşen elemanların cinsine, kütlesine ve boyutlarına göre değişen ‘doğal frekans’ larından bahsedilir. Ø Titreşim halinde olan elemanlar doğal frekansına yakın frekanslarda ‘rezonans’a girerler. Bu sebeple titreşim olayında doğal frekansın önemi büyüktür.

SİSMOGRAFLAR �Deprem veya nükleer patlamalar sonucu meydana gelen titreşimleri ölçmeye yarayan araçlara ‘sismograf’ denir. �Dinamik olarak çalışan tipleri olduğu gibi, elektrik ve elektronik teknolojisine paralel olarak geliştirilen, elektriksel yöntemlerle çalışan tipleri de üretilmektedir.

�Dinamik olarak çalışan sismograf tipi yandaki şekilde görülmektedir. �Belirli bir m kütlesi yay ve dampere bağlanmış durumdadır. �Sarsıntı sırasında kütle ok yönünde titreşim yapmakta, bu titreşimler indüktif algılayıcı vasıtasıyla skalaya aktarılır.

SİSMOGRAFLAR İÇİN PRATİK DÜŞÜNCELER �Yandaki şekilde titreşim sırasında çerçeve ile m kütlesi arasında oluşan relatif sapma, devredeki elektrik gerilimini etkileyecektir. �Devreye bağlı bir potansiyometre ile gerilim değişim belirlenir. �Potansiyometrenin kadranından frekans olarak hertz olarak okunur.

LVDT’Lİ SİSMOGRAF �Sismografın algılayıcısı Lineer Variable Differential Transformer (LVDT)’dir. �Yandaki şekilde primer devredeki bobinin çevresinde bir manyetik alan oluşur. �Nüve hareket ettirilirse seconder devreye bağlanmış olan potansiyometrenin ibresi sapar.

STRAIN GAGE’Lİ SİSMOGRAF � Yandaki şekilde strain gage’li bir sismograf şeması görülmektedir. � Sarsıntı olduğu zaman aracın gövdesi yerle birlikte hareket eder. � M kütlesi de ok yönünde titreşir. � Titreşimin etkisi ile kütleyi gövdeye bağlayan 1 nolu esnek lamanın altına ve üstüne yapıştırılmış olan strain gage’in boyunda uzama ve kısalmalar oluşur ve strain gage’lerin elektriksel dirençleri frekans büyüklüğüne bağlı olarak sürekli değişir. � Bu direnç değişikliği wheatstone köprüsü esasına göre çalışan aracın kadranından hertz olarak okunur.

PİEZOELEKTRİK TRANSDÜSERLİ SİSMOGRAF � Yandaki şekilde görüldüğü gibi transdüser olarak piezoelektrik kristal kullanılmıştır. � Kristal malzeme üzerine basınç uygulanacak olursa bu kristalin iki ucu arasında bir gerilim oluşur. � Gerilim değeri basıncın büyüklüğüne göre değişir. � Kristal üzerinden basınç kalkarsa bu gerilim de yok olacaktır. � Yani basınç değiştiği an elektrik gerilimi de değişir. � Bu özelliği sebebiyle piezoelektrik transdüserler titreşimlerin ölçülmesinde de kullanılır. � Gerilim basıncın büyüklüğüne, kristalin cinsine ve boyutlarına göre değişmektedir.

DEVİR SAYISI ÖLÇÜMÜ �Devir sayısı veya açısal hız ölçen aletlere takometre denir. �Takometre ile bir milin devir sayısını ölçmek için devir sayısına bağlı olarak değişen fiziksel büyüklüklerden yararlanılır. �Günümüzde arabaların hız göstergelerinde yaygın olarak kullanılan takometrelerde bakır veya aluminyum bir disk yakınında dönen bir mıknatısın buna uyguladığı tahrik kuvvet çiftinden yararlanılır. �Devindirici kuvvet çifti sarmal bir yayla dengelenir ve diskin denge konumu hızı belirler.

ELEKTROMANYETİK TAKOMETRE � Mıknatıslanma özelliğine sahip bir malzemeden (demir alaşımları, aluminyum, Nikel, Cobalt-alnico) yapılmış bir dişli çark devir sayısı ölçülecek mile tespit edilir. � Yandaki şekilde görüldüğü gibi karşı tarafına da üzerine kablo sarılı bir mıknatıs konulur. � Mil dönünce kablonun uçları arasında elektrik gerilimi oluşur. � Bu gerilimin değeri milin belli zaman aralığından dönüş sayısına (açısal hızına) göre değişir. � Devreye bağlanan bir voltmetre kadranından devir sayısı belirlenir.

ELEKTRİKSEL TAKOMETRE �Yanda görülen takometrenin esasını bir dinamo veya bir jeneratör oluşturmaktadır. �Devir sayısı ölçülecek olan mil, dinamonun miline bağlanır. �Mil dönünce elektrik gerilimi üretilir ve bu gerilimin büyüklüğü milin devir sayısı ile orantılıdır. �Devreye bağlanmış bir voltmetrenin kadranından devir sayısı okunur.

DEVİR SAYISININ OPTİK YOLDAN ÖLÇÜLMESİ �İnsan gözü 1/20 saniyenin altında tekerrür eden hareketleri farkedemez. �Mesela filmlerde saniyede 25 adet resim geçtiği için hareketlerin sürekli olduğu sanılır. �Bu olaydan yararlanarak frekans ve devir sayısı ölçmek mümkündür. �Devir sayısını bu yolla ölçmeye yarayan cihazlara ‘stroboskopik takometre’ denir.

� Yandaki şekilde 1 nolu yarıklı disk belirli devirle dönmektedir. � Devir sayısı ölçülecek olan 2 nolu diskli mil bunun karşısında bulunur ve diskin üzerine tam yarığın karşısına da bir A işareti konulur ve bir ışık kaynağından aydınlatılır. � Miller aynı devirle dönünce işaret sürekli aydınlanacaktır. � 2 nolu milin devir sayısı farklı ise bir devir sonunda arada bir merkez açı farkı oluşacaktır. � Bu farktan hareketle 2 nolu milin devir sayısını ölçmek mümkün olmaktadır.

�Son yıllarda fotoelektrik ve dijital takometreler son yıllarda geniş ölçüde kullanılmaktadır. �Yandaki şekilde bir ‘fotoelektrik takometre’ görülmektedir. �Bu takometreler dönen elemanın üzerine yapıştırılan bir ‘geri yansıtıcı’ malzemeden yansıyan ışık demeti yayınlar. �Yansıyan ışık demetini takometrenin ‘ışık elektriksel’ algılayıcısı, frekansa ve buna karşılık gelen açısal hıza, dolayısıyla devir sayısına çevirir.

DEVİR SAYISININ ‘REZONANS’ YÖNTEMİYLE ÖLÇÜLMESİ �Herhangi bir makinaya ait mil döndüğünde makine üzerinde bulunan elemanlar az veya çok titreşir. �Titreşimin frekansı milin devir sayısı ile orantılıdır. �Titreşim takometresinin çalışması bu esasa dayanır.

� Takometre, çeşitli kalınlıklarda çelik lamaların yana getirilerek bir altlığa montajından ibarettir. � Takometre, makinanın miline yakın bir yerine tespit edilir. � Makinanın mili dönünce lamalar titreşir ve her lama kendi doğal frekansına ulaşınca rezonansa girer. � Rezonansa giren lama diğerlerine göre daha fazla ses çıkarır ve ses giderek artar.

�Her lamanın rezonans durumuna karşılık gelen devir sayısı deneylerle belirlenmiş olup üzerinde yazılıdır. �Fakat, bu takometreler, fotoelektrik ve dijital takometrelerin geliştirilmesinden sonra kullanılmamaktadır.

DEVİR SAYISININ MEKANİK YOLLA ÖLÇÜLMESİ � Mekanik takometrenin çalışma prensibi merkezkaç kuvvetine dayanır. � Yandaki şekilde görülen takometre şemasında, devir sayısı ölçülecek olan mil, takometrenin 1 nolu miline bağlanır. � Mil dönünce 2 nolu kollarla birlikte 3 nolu makaralar döner ve merkezkaç kuvvetinin etkisiyle 5 nolu mil aşağı doğru çekilir. � Bu hareket dişli parça aracılığı ile ibreye aktarılır. � Devir sayısı ise deneylerle bölümlendirilmiş kadrandan okunur. � Bu takometreler de eskiden kullanılan takometrelerdir.

SIVILI TAKOMETRE �Bu takometrenin çalışma prensibi de merkezkaç kuvvetine dayanmaktadır. �Yandaki şekilde görüldüğü gibi, devir sayısı ölçülecek olan mil, içi su dolu silindirik kabın miline bağlanır. �Kap dönünce sıvı parabol şeklini alır.

�Bu sistemin açısal hızı: