▷ Yay (veya yay): nedir, türleri ve uygulamaları

Bu makalede, yay olarak da adlandırılan yayın ne olduğu açıklanmaktadır. Ayrıca yay çeşitleri ve yay uygulamaları hakkında bilgi edineceksiniz.

Yay nedir?

Yay (veya yay ), sıkıştırıldıktan veya genişletildikten sonra şekline geri dönebilen, bobin şeklinde bükülmüş metal bir gövdedir. Başka bir deyişle yay, kalıcı olarak deforme olmayan, ancak yaya kuvvet uygulamayı bıraktıktan sonra orijinal şekline dönen elastik bir elemandır.

Yaylar farklı malzemelerden yapılır, ancak en yaygın malzeme paslanmaz çeliktir, plastikler veya karbon, krom, silikon veya diğer bileşenleri içeren alaşımlar da kullanılır.

Yayın özelliklerinden biri, sıkıştırıldığında veya dinlenme konumuna göre uzatıldığında, uzamasıyla orantılı fakat ters yönde bir kuvvet uygulamasıdır. Aşağıda bir yayın elastik kuvvetinin nasıl hesaplandığını göreceğiz.

Bu özellik yayın mühendislikte birçok uygulamaya sahip olduğu anlamına gelir. Genel olarak yaylar direnç sağlamak veya dış stresi azaltmak için tasarlanmıştır. Aşağıda bir yayın ne işe yaradığını da göreceğiz.

Yay türleri

Yay türleri şunlardır:

Gerilim yayı.
Sıkıştırma yayı.
Bükme yayı.
Burulma yayı.
Diğer yay türleri.

Yay türlerinin genellikle kendilerine uygulanan yük kuvvetine göre sınıflandırıldığını ancak bunları başka farklı türlere sınıflandırmak için başka kriterlerin de bulunduğunu unutmayın.

Aşağıda her bir yay türünün açıklamasını ve örnek bir fotoğrafı görebilirsiniz, böylece her bir yay türünün neye benzediğini görebilirsiniz.

Yay gerginliği

Adından da anlaşılacağı gibi gergi yayı gerilimle çalışır, dolayısıyla yay üzerine kuvvet uygulandığında esner. Bu tür yayların genellikle bir ucunda, onları germeyi veya yük asmayı kolaylaştırmak için bir kanca bulunur.

Sıkıştırma yayı

Sıkıştırma yayları sıkıştırmak üzere tasarlanmıştır, bu nedenle yaya ne kadar fazla kuvvet uygulanırsa o kadar fazla sıkıştırılır. Sıkıştırma yayı birçok makinenin mekanizmasında yükleri tamponlamak için kullanılır.

bükme yayı

Bükme yayı üzerindeki yük dik olarak uygulanır. Böylece yay, eğilerek yükü absorbe eder ve uygulanan kuvvet sona erdiğinde orijinal şekline geri döner. Bu tip yay örneğin araç mekaniğinde kullanılır.

burulma yayı

Bir burulma yayının çalışması sırasında kendi üzerinde dönmesi sağlanır, çünkü ona eksenel bir yük uygulamak yerine bir tork uygulanır. Yani bu tür yayın ucu, üzerine yük uygulandığında döner.

Diğer yay türleri

Son olarak farklı eforlarla çalışabilen yayların da bulunduğunu belirtmek gerekir. Örneğin, çekmenin yanı sıra sıkıştırma ve hatta burulma durumunda da çalışabilen yaylar vardır.

yay uygulamaları

Yay, hem günlük kullanımda hem de alet ve makinelerde endüstriyel kullanımda birçok uygulamaya sahiptir. Aşağıda bir yayın ne işe yaradığını görebilirsiniz.

Yayın sıkıştırılmasıyla biriken enerji, mekanik saat gibi mekanik cihazlara güç sağlamak için kullanılabildiğinden, yay veya yay tahrik için kullanılabilir. Yay tekrar gevşediğinde tahrik durur.
Bir yayın uyguladığı kuvvet, örneğin yaylı terazilerde veya amortisörlerde karşı kuvvet olarak kullanılabilir.
Yay aynı zamanda araçların mekanizmasında da kullanılır; sürtünmeli kavrama veya kapı frenlerinde bunların çalışması için yaylar bulunur.
Yaylar ayrıca uygulanan yükü dağıtmak için birleştirilebilir, böylece geniş bir alana uygulanan yük daha düzgün bir yüke dönüştürülür. Örneğin birçok yatakta vücut ağırlığını dağıtmak için yerleşik yaylar bulunur.
Son olarak yaylar amortisör görevi görebildiklerinden şokun etkilerini azaltmak için de kullanılır.

yayın elastik kuvveti

Geri yükleme kuvveti olarak da adlandırılan elastik kuvvet, elastik bir yay deforme olduğunda uyguladığı kuvvettir. Daha doğrusu elastik kuvvet, yayı deforme eden kuvvetle aynı büyüklük ve yöne sahiptir ancak yönü zıttır.

Bir yayın uyguladığı elastik kuvveti hesaplamak için yayın elastik sabitini yer değiştirmesiyle çarpmanız ve ardından sonucun işaretini değiştirmeniz gerekir. Bu nedenle bir yayın elastik kuvvetinin formülü aşağıdaki gibidir:

$F_e=-k\cdot \Delta x$

Altın:

$F$

Newton cinsinden ifade edilen elastik kuvvettir.
$k$

birimi N/m olan yayın elastik sabitidir.
$\Delta x$

metre cinsinden ifade edilen, harici bir kuvvet uygulandığında yayın yaşadığı uzamadır.

Not : Negatif işaret, elastik kuvvetin yönünün, yaya uygulanan dış kuvvetin tersi olduğunu belirtmek içindir. Önemli olan elastik kuvvet modülünün elastik sabitin yer değiştirme ile çarpımına eşit olmasıdır.

Bu formül Hooke’un esneklik yasası olarak bilinir.

bir yayın enerjisi

Elastik potansiyel enerji veya kısaca elastik enerji, yay tarafından uygulanan kuvvetin yaptığı iş nedeniyle yayın içinde biriken enerjidir. Dolayısıyla elastik potansiyel enerji, bir yayın veya yayın elastik kuvvetiyle ilişkili bir tür potansiyel enerjidir.

Bir yayın elastik potansiyel enerjisini hesaplama formülü şöyledir:

$E_p=\cfrac{1}{2}\cdot k\cdot x^2$