Motor Sürücü Uygulamalarında Kullanılan Mekanik Terimler

Kuvvet, net kuvvet, tork, hız, doğrusal hız, açısal hız, ivme, eylemsizlik, sürtünme, iş, güç ve beygir gücü gibi terimler motor sürücüsü ve diğer başka mühendislik uygulamalarında sıkça karşımıza çıkan terimlerdir. İçeriğimizde bu terimleri inceledik.

A- A+

21.12.2016 tarihli yazı 18884 kez okunmuştur.

Kuvvet

En basit ifadeyle kuvvet bir çekme veya itme işlemidir. Elektromanyetizma, yer çekimi veya fiziksel bazı olguların kombinasyonları sonucu oluşabilmektedir. Genel olarak Newton (N) birimi ile ifade edilirken, İngiltere’de pound (lb) birim olarak kullanılmaktadır.

Net Kuvvet

Net kuvvet, sürtünme ve yer çekimi de dahil olmak üzere bir nesneye etki eden tüm kuvvetlerin vektörel toplamıdır. Kuvvetler aynı yönde uygulandığında eklenirken, zıt yönde uygulandığında birbirlerinden çıkarılmaktadır. Örneğin, eğer aynı yönde iki 10 Newton güç uygulanırsa, net kuvvet 20 Newton olur.

Bir yönde 10 N kuvvet ve bu kuvvete ters yönde 5 Newton kuvvet uygulanırsa, net kuvvet 5 Newton olmakta ve nesne büyük olan kuvvet yönünde hareket etmektedir. Zıt yönlerde eşit olarak 10 Newton kuvvet uygulanırsa, net kuvvet sıfır olmakta ve nesne hareket etmemektedir.

Tork

Tork, bir nesnenin dönmesine neden olan bir burulma veya dönme kuvvetidir. Örneğin bir kolun ucuna uygulanan bir kuvvet, pivot noktasında bir dönme etkisine veya torka neden olmaktadır.

Tork, uygulanan kuvvetin ve yarıçapın (kuvvetin pivot noktasına olan dik uzaklığı) çarpımıdır.

Tork = Kuvvet x Yarıçap

İngiliz sisteminde tork pound-feet (lb-ft) veya pound inç (lb-in) cinsinden ifade edilmektedir. Örneğin, 1 feet uzunluğunda bir kola 10 lb kuvvet uygulandığında, 10 lb-ft tork olmaktadır.

Kuvvetin veya yarıçapın artması, buna karşılık gelen tork artışına neden olmaktadır. Örneğin, yarıçapı 2 feet arttırmak, 20 lb-ft tork ile sonuçlanmaktadır.

Hız

Hareketli bir nesne belirli bir süre içerisinde belirli bir mesafeye hareket etmektedir. Hız; yol mesafesinin, yolculuk süresine oranıdır.

Hız = Yol / Zaman

Doğrusal Hız

Nesnenin doğrusal hızı, o nesnenin A noktasından B noktasına gitmesi için ne kadar süre geçmesi gerektiğinin ölçüsüdür. Doğrusal hız genellikle saniyede metre/saniye (m/s) veya feet/saniye (f/s) gibi bir biçimde verilmektedir. Örneğin, A noktası ile B noktası arasındaki mesafe 10 metre ise mesafeyi 2 saniyede alan nesnenin hızı 5 m/s olmaktadır.

Açısal Hız

Dönen bir cismin açısal hızı, cisim üzerindeki belirli bir noktanın başlangıç noktasından itibaren tam bir devrimi yapmasının ne kadar sürdüğünün bir ölçüsüdür. Açısal hız genellikle devir/dakika (RPM) cinsinden verilmektedir. Örneğin, bir dakika içinde on tam devrini yapan bir nesnenin hızı 10 RPM'dir.

İvme

Bir nesnenin hızı değiştirebilmektedir. Hız artışına hızlanma denilmektedir. Nesneye etki eden kuvvette bir değişiklik olduğunda hızlanma meydana gelmekte veya nesnenin hızı azalabilmektedir. Bu da, yavaşlama (negatif hızlanma) olarak bilinmektedir. Örneğin, dönen bir nesne 10 rpm'den 20 rpm'e hızlanabilmekte veya 20 rpm'den 10 rpm'ee yavaşlayabilmektedir.

Eylemsizlik

Mekanik sistemler eylemsizlik yasalarına tabidir. Eylemsizlik yasası, bir nesnenin harici bir kuvvet tarafından harekete geçmedikçe mevcut durma veya hareket halinde kalma eğiliminde olacağını belirtmektedir. Nesnelerin hızlanma veya yavaşlamaya karşı bu direnci eylemsizlik momenti olarak adlandırılmaktadır. Brimi kilogram.metrekare (kg.m²)’dir. İngiliz ölçü sisteminde ise pound.feetkare (Ib-ft²)’dir.

Gevşeyebilen bir kağıt rulosuna bakarsak, rulo durduğunda rulonun atılmasını önlemek için belirli bir miktarda güç alacağını bilinmektedir. Bu eylemsizliğin üstesinden gelmek için gereken kuvvet, bir motor vb. gibi enerji kaynağından sağlanmaktadır. Rulo yuvarlanırken, kağıt durana dek başka bir kuvvet etkiyene kadar çözülmeye devam etmektedir.

Sürtünme

Harekete geçmeye başlamak içindurma halinde olan sistemin eylemsizliğini yenme amacıyla için büyük miktarda kuvvet uygulanmaktadır. Sürtünme; mekanik bir sistemden enerjiyi kaldırdığından, nesneyi harekete geçirmek için sürekli bir kuvvet uygulanmalıdır. Bununla birlikte, eylemsizlik kanunu hala geçerlidir; ancak uygulanan kuvvet, kaybedilen enerjiyi telafi etmek için yeterlidir.

Sistem harekete geçtiğinde ise, hareketi sürdürmek için yalnızca kayıpları telafi etme amacıyla gereken enerjiyi uygulamak gerekmektedir.

Kağıt sarma rulosu için mekanik kayıplar aşağıdaki gibi sıralanabilir:

►Motor ve tahrikli ekipman rulmanlarındaki sürtünme
►Motor ve tahrikli cihazlarda vantilasyon kaybı
►Rulo ve makaralardaki malzeme arasındaki sürtünme

İş

Herhangi bir kuvvet bir harekete neden olduğunda, iş yapılmaktadır. Örneğin, bir konveyör üzerindeki bir cisim bir noktadan diğerine taşındığında iş gerçekleşmektedir.

İş, uygulanan net kuvvet (F) venesnenin taşındığı mesafe (d) çarpımı ile tanımlanmaktadır. Eğer iki kez kuvvet uygulanırsa, işin iki katı yapılmaktadır. Bir nesnenin taşındığı uzaklık iki katına çıkartılırsa, yapılan iş de iki katına çıkmaktadır.

W = F x d

Güç

Güç, birim zamanda yapılan işi ifade etmektedir.

Güç = (Kuvvet x Mesafe) / Zaman

Güç = İş / Zaman

Beygir Gücü

Güç genellikle beygir gücü (HP) olarak ifade edilmektedir. Bu birim 18. yüzyılda James Watt tarafından tanımlanmıştır. Watt buhar makinelerini satarken, bir buharlı motorun kaç atın yerini alacağı sorulduğunda ortaya çıkan bir kavram olmuştur.

Atları, ağırlığı kaldıracak bir tekerlek çevresinde yürüten Watt, her atın saniyede 550 feet.pound'luk bir iş yaptığını farketmiştir.

Bir beygir gücü saniyede 500 foot.pound veya dakikada 33.000 foot.pound'dur.

Tork (lb.ft veya N.m) ve devir sayısı (rpm) biliniyorsa, aşağıdaki formül beygir gücü hesaplamak için kullanılabilmektedir. Formülden tork, hız veya her ikisindeki artışın beygir gücünde bir artışa neden olacağı görülebilir.

HP = (Moment x RPM) / 5250

Bir elektrik devresindeki güç, watt (W) veya kilovat (kW) cinsinden ölçülmektedir.

Değişken hız sürücüleri ve ABD'de üretilen motorlar genel olarak beygir gücü (HP) olarak derecelendirilmektedir. Bununla birlikte, International System of Units (SI birimleri) vasıtasıyla watt ve kilowat'ları ölçmek yaygın bir uygulamadır.

Kaynak:

►electrical-engineering-portal.com