Yaylar enerji depolayan elemanlardır.

Çekme yaylarında , malzemenin elastik bölgesinde kalmak şartiyle , yayın ekseni doğrultusunda etkiyen bir F kuvveti dolayısiyle açılıp depolanan enerji daha sonra geri alınabilir.

Çekme Yaylarının Terminolojisi :

d : Yay malzemesi telin çapı    (mm)

Di :  Yayın iç çapı   (mm)

Dm = Di + d  :   Yayın ortalama çapı   (mm)

Dd = Di + 2*d   :   Yayın dış çapı   (mm)

p : Açılmış yayın hatvesi   (mm)

a= Yayın açılmış halde helis açısı  :  alfa  (derece)

a=Arctan ( p / p*Dm)     ( p: pi  sayısı = 3.1416 )

w = Dm / d ( Genelde  4 = < w < = 20  önerilir.)

Burulma ve Kesme Gerilmesi Hesabı

a açısının 12 dereceden küçük  kaldığı sıkı sarılmış yaylarda , yaya etkiyen F kuvvetinin yayın malzemesi  telde ,  sadece Burulma Momenti (Mbur) dolayısiyle oluşan Kesme Gerilmesi (Kbur) ile direkt Kesme Gerilmesi (Kkes) oluşturduğu kabul edilir.

Herhangi bir yüklemede tel kesidine etkiyen  max. Kesme Gerilmesi (K) yukarıda adı geçen iki kesme gerilmesinin toplamıdır.

Mbur = F * Dm / 2        (Nmm)

Kbur = Mbur / ( p* d^3  / 16 )      (N/mm^2 )

Kkes = F / (p* d / 4)^2           (N/mm^2 )

Max. Kesme Gerilmesinin (K) hesabı için iki Çalışma Şekli

arasında seçim yapılır.

a) Statik Çalışma :

Eğer yay toplam 10000 çevrimden fazla çalışmayacaksa veya etkiyen F kuvveti sabit kalıyorsa

Gerilme Düzeltme Faktörü  (k) : = 1 + 0.5 * w

Yay zor şartlarda çalışacaksa (10 000 000 çevrim )

Gerilme Düzeltme Faktörü  (k)

k = ( 4 * w - 1 ) / ( 4 * w - 4 )   +  0.615 / w

Yük Altında Kesme Gerilmesi K2

İç Kesme Gerilmesinin Bulunması K0 ;

DİKKAT

F0 kuvvetini aşmadıkça yaya strok yaptırmak mümkün olmaz.

Yay hesaplamasında gözönüne alınacak ilk kuvvet F1  , F0 ‘ dan büyük olmak zorundadır.

Yaya etkiyen F0 ‘ dan büyük herhangi bir F kuvveti dolayısiyle oluşan strok sonuç olarak F – F0  kuvvet farkının sarımlara etkimesi dolayısiyle oluşan stroktur.

Mukavemet hesabında  F kuvveti gözönüne alınırken ,

strok hesabında  F – F0  kuvvet farkı gözönüne alınacaktır.  

F1 ve F2 kuvvetleri ( N = Newton ) olarak  ve bunlara ait

f1 ve f2 strokları (mm) olarak verilir.

F1 küçük kuvvet , F2 büyük kuvvet ( F2 = Fmax ) ,

f1 küçük strok , f2 büyük strok olur.

Bazen  h = f2 – f1  (mm) olarak strok farkı verilir.

.

Buna göre yaya özel   c  Yay Rijitliği ( N / mm ) tarif edilir.

F0 : İç kuvvet

F   : F1 ile F2 arasında kalan herhangi bir kuvvet ;

f   : f1 ile f2 arasında kalan herhangi bir strok olmak üzere

      F = F0 + c * f

       c = (  F1 – F0 ) / f1     c = ( F2 – F0 ) / f2        c = ( F – F0 ) / f          c = ( F2 – F1 ) / h    

Bir sonraki adım;

Seçilen malzemeden varsayılan d çapında telden oluşan ve Dm ortalama çapına sahip bir adet yay sarımının F2 kuvvet altında yapacağı stroku

( fbirsarım ) bulmaktır.

Bu aşamada ;

f2 stroku verildiğine göre ve daha önce de seçilen malzeme ve varsayılan çapta telin F2 kuvveti  altında  bir sarımının  fbirsarım  strok yapacağı belli olduğuna göre yayın kaç aktif sarımdan  ( n ) oluşacağı hesaplanabilir.

Sonuçta  F2 kuvvet altında yayın  f2  strok yapması için  n  adet aktif sarımdan oluşması gerektiği bulunur.

Aktif sarımlar iş depolayan sarımlardır.

Yay üretiminde kullanılacak standart tellerin malzemelerine ve çaplarına göre Çekme

Mukavemetleri  ( Rm  =   N / mm  )^2  cinsinden tablolarda verilir.

Fakat yaylar malzemenin elastik deformasyon bölgesinde çalışmak zorunda oldukları için , burada bizim için önemli olan , malzemenin daima  Kesme Akma Gerilmesinin ( Kakma) altında kalmasıdır.

Pratik olarak : Kakma = 0.45 * Rm          alınabilir.

 K2  <  Kakma

olacak şekilde tel çapını ve malzemesini seçmektir.

Sonuçta :

      d = ( ( 8 * k * F2 * Dm ) / (p * Kakma ) )^1/3

sağlanmalıdır.

Varsayılan çapta tel  beklentileri karşılamıyorsa bir sonraki çapa geçilerek iteratif olarak uygun tel çapı bulunur.

Böylece F2  kuvveti altında güvenle çalışabilecek standart telin çapı belirlenmiş oldu.

Elde edilen aktif sarım adedi yayın kancaları arasındaki açıyı etkilemektedir.

Sarım boyu   Lk =  ( n + 1 ) *  d     olarak bulunur.

Çekme Yayları çeşitli şekillerde kancalara sahiptir.

Şekil  1  ............... 9 , 13 ‘ de  tel malzemesinden kancalar ,

Şekil  10 ve 11 ‘ de saplamalı uç dizaynı ,

Şekil  12 ‘ de ek kancalı dizayn görülmektedir .

1 LH = 0.55.....0.8 * Di 2 LH = 0.8..........1.1 * Di  3 LH = 0.8.........1.1 * Di

4 LH = Di  5 LH = Di   6 LH = Di

7,8,9 LH = 1.1 * Di

10,11,12 LH = 1.1 * Di

Elde edilen aktif sarım adedi yayın kancaları arasındaki açıyı etkilemektedir.

Sarım boyu   Lk =  ( n + 1 ) *  d     olarak bulunur.