Sonsuz vidalı redüktörün en bilinen özelliği, çıkış milinden döndürülememesidir. Bu davranış geri döndürülemezlik ya da kendinden kilitleme olarak adlandırılır. Kilidin fiziği kadar sınırları da bilinmeden bu özelliğe güvenmek, asılı yüklerde tehlikeli bir varsayıma dönüşür.
Kendinden Kilitlemenin Fiziksel Koşulu
Vida, çarkı iterken diş yüzeyleri arasında bir sürtünme kuvveti doğar. Çıkış milinden gelen bir moment, çarkı vidayı döndürmeye zorladığında aynı sürtünme bu kez harekete direnir. Vidanın helis açısı, sürtünme açısının altındaysa çarkın ittirmesi vidayı döndüremez. Sistem, dışarıdan bakıldığında kilitlenmiş görünür. Kilit, bir mekanizma değil bir sürtünme dengesidir.
Kilit İçin Helis Açısı Eşiği
Çelik vida ile bronz çark arasındaki sürtünme katsayısı, yağlama koşuluna göre 0,08 ile 0,15 arasında değişir. Bu katsayının karşılığı olan sürtünme açısı, kilitleme eşiğini belirler. Uygulamada beş derecenin altındaki helis açıları, duran bir redüktörü çoğunlukla kilitli tutar. Kendinden kilitlemeli tasarımlar bir ile altı derece arasındaki açılarla kurulur. Açı büyüdükçe kilit zayıflar, verim yükselir.
Kilit ile Verim Arasındaki Ters İlişki
Kilitlemeyi sağlayan küçük helis açısı, aynı zamanda kaymayı ve sürtünme kaybını büyütür. Kendinden kilitlemeli bir redüktörün verimi, yüzde ellinin altında kalır. Kilit ile verim, aynı açının iki yüzüdür ve birlikte iyileştirilemez. Yüksek verim hedefleyen bir tasarım, kilitlemeden vazgeçmek zorundadır. Bu bedelin oranlara göre dağılımı verim düşüklüğü çerçevesinde verilmiştir.
Statik ve dinamik kilit ayrımı
Kilitleme, duran bir redüktör için tanımlanır. Dönen bir redüktörde diş yüzeyleri arasında yağ filmi kuruludur ve sürtünme katsayısı düşer. Yavaşlayan bir yük, sıfır devre inmeden önce vidayı bir süre sürebilir. Duruş anındaki bu geçiş, kilidin en zayıf anıdır. Statikte kilitli bir redüktör, hareket hâlindeki bir yükü aynı güvenle durduramaz.
Titreşimin Statik Kilidi Çözme Etkisi
Titreşim, diş yüzeylerini mikro ölçekte birbirinden ayırıp yeniden temas ettirir. Her ayrılma anında sürtünme direnci bir an için ortadan kalkar. Titreşimli bir ortamda kilitli bir yük, fark edilmeyecek adımlarla kayabilir. Yakındaki bir vibrasyon kaynağı ya da tahrikin kendi darbeleri bu çözülmeyi besler. Kilide güvenilen her yerde titreşim düzeyi sorgulanır.
Sıcaklık ve Yağ Koşullarının Kilide Etkisi
Sürtünme katsayısı; sıcaklıkla, yağın tipiyle ve yüzeylerin alışma durumuyla değişir. Sürtünmeyi düşürmek için seçilen kaliteli bir yağ, kilidi de zayıflatır. Poliglikol yağa geçilen bir redüktörde, önceden kilitli duran bir yük kaymaya başlayabilir. Rodajı tamamlanan pürüzsüz yüzeyler de aynı yönde çalışır. Kilit, redüktör iyileştikçe zayıflayan bir özelliktir.
Kilidin Emniyet Freni Yerine Geçmemesi
Geri döndürülemezlik, bir güvenlik işlevi olarak tasarlanmamıştır ve belgelendirilmez. Titreşim, sıcaklık ve yağ değişimi kilidi öngörülemez biçimde etkiler. Kaldırma düzeneklerinde yük tutma görevi, yay baskılı mekanik bir frene verilir. Fren, enerji kesildiğinde kapanır ve yükü sürtünme dengesine değil yay kuvvetine emanet eder. Kilit, yalnızca ikincil bir yavaşlatıcı sayılabilir.
Geri sürülme anındaki zorlanma
Yük, çıkış milini döndüremese de dişlere sürekli bir moment bindirir. Ani duruşlarda yükün hareket enerjisi, kilitli dişler üzerinde soğurulur. Bu darbe, bronz çarkın yüzeyinde yerel bir gerilme tepesi yaratır. Sık ve sert duruşlar, çarkın aşınmasını hızlandırır. Sürtünmeyi zamanla düşüren mekanizma, vida ve çark aşınması sürecinin kendisidir.
Çift ağızlı vidalarda kilidin kaybı
Vida ağzı sayısı arttıkça helis açısı büyür. İki ya da dört ağızlı bir vida, çoğunlukla sürtünme açısının üzerine çıkar ve kilit ortadan kalkar. Aynı gövdede farklı ağız sayılı kademeler, farklı kilit davranışı sergiler. Katalog, hangi oran kademelerinin geri döndürülemez sayıldığını ayrıca bildirir. Kilit isteniyorsa oran, bu tabloya göre seçilir.
Kilidin İşe Yaradığı Uygulama Alanları
Konumunu koruması istenen ayar mekanizmaları, vidalı krikolar ve kapak tahrikleri kilitten yararlanır. Bu uygulamalarda yükün kaçması can güvenliğini değil konum hassasiyetini ilgilendirir. Motor durduğunda frene gerek kalmadan konumun korunması, devreyi sadeleştirir. Yük düşmesinin ağır sonuç doğuracağı her yerde ise ayrı fren zorunludur. Ayrım, riskin büyüklüğüyle yapılır.
Fren ile kilidin birlikte kullanımı
Frenli bir tahrikte kilit, frenin yükünü hafifleten bir yardımcı olur. Fren kapanmadan önceki kısa boşlukta yükü kilit tutar. Bu iş bölümü, fren balatasının aşınmasını da yavaşlatır. Yine de frenin torku, kilit hiç yokmuş gibi boyutlandırılır. Kilit, hesaba yedek olarak bile yazılmaz.
Kilidin verimle birlikte raporlanması
Katalog, her oran kademesi için verimi ve geri döndürülebilirlik durumunu birlikte verir. Kimi kademeler koşullu geri döndürülemez olarak işaretlenir; bu, statik kilidin titreşimsiz koşulda geçerli olduğu anlamına gelir. Şartname, kilit isteniyorsa bu tabloya atıf yapar. Sahaya gelen redüktörün etiketi, katalog kademesiyle karşılaştırılır. Belirsiz bir kademe, sınamayla netleştirilir.
Yağ Tipinin Kilit Davranışına Etkisi
Kilit, sürtünme katsayısının helis açısının tanjantından büyük kalmasına dayanır. Sürtünmeyi düşüren her etken, kilidi de zayıflatır. Poliglikol esaslı bir yağa geçiş, verimi yükseltirken sınırdaki bir kilidi geri döndürülebilir hâle getirebilir. Yağ değişiminden sonra kilit davranışı yeniden sınanır. Sıcak yağ, soğuk yağdan daha kaygan bir temas kurar ve sınır sıcaklıkla da oynar.
Aşınmanın Kilit Güvenilirliğine Etkisi
Diş yüzeyleri rodajda parlayıp alıştıkça sürtünme katsayısı düşer. Yeni kutuda kendini tutan bir kademe, birkaç yüz saat sonra kaymaya başlayabilir. Kilide güvenilen bir tahrikte sınama, devreye almada değil düzenli aralıklarla yapılır. Aşınmayla büyüyen boşluk da yük altındaki geri kaçışı artırır. Kilit, zamanla değişen bir özelliktir; sabit varsayılamaz.
Kilit Davranışının Sahada Sınanması
Kilide güvenilecekse davranış, kurulumda ve düzenli aralıklarla sınanır. Anma yükü asılıyken tahrik durdurulur ve çıkış milinin kayıp kaymadığı izlenir. Sınama, titreşimin bulunduğu işletme koşulunda yapılır. Yağ değişiminden ve rodajdan sonra sınama yinelenir. Sonuçlar bakım kaydına yazılır.
Kilit Kararının Tasarım Bütünündeki Yeri
Geri döndürülemezlik; helis açısı, sürtünme ve titreşimin kesiştiği bir denge durumudur. Kilit istenen tahriklerde açı küçük seçilir ve düşük verim kabul edilir. Kilide güvenilmeyen tahriklerde ise fren eklenir ve açı verim için büyütülür. Kilit kararı; sonsuz vidalı redüktör yapısı ve ısınma sorunu üzerindeki ısıl sonuçlarla birlikte, tahrikin bütünü içinde verilmelidir.
Kendinden kilitleme, mekanik bir güvence değil koşullara bağlı bir sürtünme dengesidir. Titreşim, sıcaklık ve iyi bir yağ bu dengeyi bozabilir; yükün düşmemesi gereken her yerde görev, yay baskılı frene verilir.
