KAZICI YÜKLEYİCİ MAKİNALAR İÇİN KAZICI KEPÇE İLE ÇALIŞAN ÇENELER VE HİDROLİK BİR ÇENE TASARIMI

1. GİRİŞ
   Kazıcı yükleyici iş makinaları günümüzde inşaat işlerinin birçoğunu yapma yeteneği olan ve sektörde en yaygın kullanılan iş makinalarındandır. Genel olarak kabin, şasi, güç aktarma elemanları, soğutma grubu elemanları, elektrik sistemleri ve hidrolik sistemler ile ön tarafta yükleyici mekanizma grubu ve arka tarafta kazıcı mekanizma grubunun yer aldığı kazma ve yükleme işlerinde kullanılan iş makinalarıdır [1]. Mekanizma gruplarının hareketi hidrolik sistemle gerçekleşir. Yükleyici mekanizma grubu ile farklı ataşmanlar (iş yapma kapasitesini artıran veya işlevselliği sağlayan ek parçalar) kullanılarak yığılı olan ya da kazı sonucunda ortaya çıkan malzemelerin araca yüklenmesinde veya kısa uzaklıkta başka bir yere taşınmasında, yüzey düzeltme işlemlerinde, malzeme küreme gibi birçok işlemlerde kullanılabilir. Kazıcı mekanizma grubuna uygun ataşmanlar kullanılarak da kanal ve diğer kazma işlemleri, sert zeminlerin kırılma ve yumuşatılmasında, araç yer değiştirmeden malzemelerin tutulup yer değiştirilmesi ya da malzemelerin yerleştirilmesi gibi farklı birçok iş gerçekleştirilebilir [2]. Bu işleri gerçekleştirmek amacıyla yükleyici kepçeler, forklift çatalları, tomruk yükleyici gibi ataşmanlar yükleyici mekanizma grubu ile çalışırken, kazıcı kepçeler, polip, burgu, kırıcı gibi ataşmanlar ise kazıcı mekanizma grubu ile çalışır. Bu ataşmanlar yapılacak işe uygun olarak seçilmelidir [3].
   Günümüzde özellikle işe uygun ataşman kullanma anlayışı gelişmiş olup, daha özel ataşmanların tasarım gereksinimi doğmaktadır. Bu özel ataşmanlardan biri de, kazıcı kepçe ile çalışan çene ataşmanıdır. Çene ataşmanının mekanik ve hidrolik olmak üzere iki tipi vardır. Mekanik çene ataşmanı makinaya takılarak sabit pozisyonda yalnız kepçenin hareketinden yararlanılarak malzemelerin tutulmasında kullanılmaktadır. Sabit çene ataşmanı düşük maliyetli olmasına karşın, kepçe ile birlikte hareket ederek çalışamadığı için verimli değildir.
   Bu çalışmada kaya yerleşimi, yıkım, arazi temizleme, orman çalışmaları, tomruk yüklemeleri, hurdacılık gibi çalışma alanı oldukça geniş olan hidrolik çene ataşmanının tasarımı ve temel tasarım hesapları işlenmiştir. Bu başlıklar altında rakip firmalar ve farklı ataşman üreticileri incelenerek, var olan bu tip ataşmanların üstünlükleri ve zayıf noktaları irdelenmiştir. Buna göre farklı tasarım ölçütleri belirlenmiştir. Mekanizma noktaları belirlenerek çenenin hareket yolu, açılma ve kapanma açıları gibi bilgilerini içeren kinematik iskeleti oluşturulmuştur. Makinanın kaldırma kapasitesinden yola çıkılarak ataşmanın becerisi belirlenmiştir. Daha sonra belirlenen bu kinematiği ve beceriyi sağlayacak olan silindir hesapları yapılmıştır. Kuvvet hesapları yapılarak piyasada oldukça geniş kullanım alanı bulunan SAE S355J2C+N ve aşınmaya dayanıklı saclar gibi ataşmandaki bileşenlerin malzeme seçimi yapılmıştır.
2. KAYNAK İNCELEMESİ
   Bu bölümde, tasarımı yapılacak olan hidrolik çenenin montajlanacağı kazıcı yükleyici makinaların kısa bilgileri verilmiş, ataşmanla ilgili piyasadaki ürünler incelenmiştir. Bu ürünlerde daha çok operatörün çalışma koşullarına göre kısa ve uzun dönemde alınan önlemlerin neler olduğuna dikkat edilmiştir. Farklı yazılar incelenerek, ataşmanın sektördeki önemi ve kullanım alanları değerlendirilmiştir.
   2.1 Kazıcı Yükleyici Makinalar
   Kazıcı yükleyici makinalar, genel olarak tüm yapıyı taşıyan bir şasi, önde yükleyici mekanizma grubu, arkada kazıcı mekanizma grubu, güç aktarma elemanları, elektrik ve hidrolik sistemler ile sürücü kabininden oluşur. Yükleyici ve kazıcı mekanizma grubunun hareketi, hidrolik sistem ile gerçekleşir. Yükleyici kısmı, malzemeyi, bir yerden alıp, yakında bir yere yüklemek için kullanılır. Uzağa yük taşımak için uygun değildir. Kazıcı kısmı asıl olarak, kazıp yükleme işlemlerinde kullanılmakla birlikte, çeşitli ataşmanlar kullanılarak birçok farklı işlemleri de yapabilmektedir. Bunlar, farklı boyutları yapısında bulundurduğu, yükleyici-kazıcı mekanizma grupları ile çok farklı kullanım alanlarında, birçok farklı işi yapabilmektedir [1]. Kullanım alanlarını bu kadar geniş tutan en önemli özelliği ise, yükleyici ve mekanizma grubunda kullanılan ataşmanların çeşitliliğidir. Ataşmanlar belirli bir iş için özel olarak tasarlanmış elemanlardır. Bu işleri gerçekleştirmek amacıyla yükleyici kepçeler, forklift çatalları, tomruk yükleyici gibi ataşmanlar, yükleyici mekanizma grubu ile çalışırken (Şekil 1), kazıcı kepçeler, polip, burgu, kırıcı gibi ataşmanlar ise kazıcı mekanizma grubu ile çalışır (Şekil 2). Bu ataşmanlar genel kullanım amaçlı olup, diğer ataşmanlara oranla daha sık kullanılır [4].

Tüm ataşmanlar Şekil 1 ve Şekil 2’de gösterildiği kadar değildir. Günümüzde insan gücü ile çok daha uzun sürelerde yapılan işler, bu ataşmanlar ile çok daha kısa sürede tamamlanabilmektedir. Hatta artık zaman olgusunun daha çok maliyet ve daha çok iş gücü anlamına geldiği özellikle iş makinaları sektöründe, artık genel kullanım amaçlı bir ataşmanın bile yapabileceği bir işi, tamamen o iş için tasarlanmış özel ataşmanlar ile daha verimli ve kısa sürede tamamlamak hedeflenmektedir. Bu da her işe özel ataşman gereksinimini ortaya çıkarmaktadır.

İş makinaları sektöründe rekabetin artmış, iş bitirme sürelerinin azaltılarak, yakıt tüketimi, işletim giderleri, makina bakım giderleri gibi maliyet unsurlarının düşürülmesi öne çıkmıştır. Bu yüzden özel ataşman kullanımının gelişmesi, geniş kullanım alanı olan kazıcı kepçe ile kullanılan çene ataşmanlarının da gelişmesinde büyük rol oynamıştır. Resim 1’de bunlara birkaç örnek görüntü sunulmaktadır.

2.2 Mekanik Çeneler
Mekanik çeneler herhangi bir hidrolik düzen olmaksızın kazıcı kepçeler ile çalışabilen ataşmanlardır. Genelde ilgili parçaya kaynatılarak ya da montajlanarak, iş makinalarına malzemeleri tutabilme özelliği kazandırırlar. Kaynaksız, takılabilen yapıda (“bolt-on type”) mekanik çeneler, sürekli malzemelerin tutulup yer değiştirmesi ilkesine göre çalışmayan makinalarda daha çok kullanılmaktadır. Operatör kazı yapacağı zaman çeneyi söküp, malzeme yerleştireceği zaman da ataşmanı takarak kullanmaktadır. Bu tip mekanik bir çene Resim 2’de görülmektedir.
Bu tip çeneler çalıştıkça bağlantı elemanlarında oluşan gevşemeler nedeniyle, bağlantılar kaymakta ve makina üzerindeki konumları değişebilmektedir. Özellikle malzeme tutma ve sıkıştırma sırasında yaşanabilen bu tip durumlar, malzemenin uygun bir şekilde tutulamamasına ve işin doğru yapılamamasına neden olmaktadır. Bu tip çenelerde sık yaşanan bu sorun, çenenin en zayıf noktasıdır. Fakat maliyetinin çok düşük olması ve makinaya böyle bir özellik kazandırmak için, makinanın parçalarında kaynak, kesme gibi işlemlerin yapılmıyor olması en büyük üstünlüğüdür. İşlem yapılacak malzemenin boyutuna göre çenenin konumunu ayarlayabilmek için farklı bağlantı noktaları bulunmaktadır. Operatör bu bağlantı noktalarını elle değiştirerek farklı boyutta malzemeler için çalışabilmektedir.

Kaynaklı tip (“weld-on type”) mekanik çeneler genelde, sürekli olarak aynı tür işlerde (malzemelerin tutulup yer değiştirmesi gibi) çalışan makinalarda kullanılır. İş makinasının devirici koluna (“arm”) kaynatılan bağlantı kulağıyla; çene, makinanın bir parçası olur. Çene üzerindeki farklı bağlantı noktaları kullanılarak da farklı boyuttaki malzemelerin yer değiştirilmesinde kullanılabilir. Makinaya kaynaklı olduğundan, bağlantı noktalarının kayması sorunu yoktur. Daha dayanıklı ve dengeli çalışırlar. Ancak makinanın ana parçalarından biri üzerinde kaynak işlemi uygulandığından, bu malzemede yüksek ısı girdisi ve hasar olur. Eğer kaynak işçiliği düzgün değilse, en ufak bir çentikte bu parçada çatlak ve daha sonrasında kırılmalar yaşanma tehlikesi bulunmaktadır.
2.3 Hidrolik Çeneler
Hidrolik çeneler, makinanın üzerine kurulan hidrolik sistemden uyarı alarak yapısındaki silindire hareket verir ve çenenin açılıp kapanması sağlanır. Bu tip çenelere örnekler Şekil 3’te görülmektedir. Böylece operatör kabinden çıkmadan, makina gücünün yetebileceği, farklı boyutlardaki malzemeyi rahatça kavrayabilmektedir. Hem kazıcı kepçenin, hem de hidrolik çenenin ayrı ve birbirinden bağımsız iki farklı silindir ile çalışmaları, malzemelerin kavranabilmesinde operatöre büyük bir kolaylık sağlar. Operatör, kazıcı kepçeyi sabit konumda tutarak, yalnız hidrolik çenenin hareketiyle ya da hem kazıcı kepçe, hem de hidrolik çenenin ikisini birden hareket ettirerek çalışabilir. Bu özellik, diğer çene tiplerine oranla işi daha kısa sürede bitirmeye olanak sağlar.

Hidrolik çenelerin kullanılabilmesi için makina üzerinde buna uygun bir hidrolik tesisatın bulunması ya da makina üzerine kurulması gerekir. Genel olarak makinanın uygun bir noktasından basınç ve diğer bir noktadan da tank hattı olmak üzere iki hat, makinaya takılan hidrolik çenedeki silindire bağlanarak hidrolik çene silindirine hareket verilir.
Hidrolik tip çenelerin en zayıf noktası maliyettir. Bununla birlikte az bakım gerektirdiğinden ve yalnızca yağlama dönemlerinde silindirin her iki uç yataklarının yağlanmasının yeterli olması nedeniyle, ilk yatırım maliyeti dışında ek bir maliyet getirmemektedir. Her iş makinasında olmamakla birlikte, kazıcı mekanizma grubu üzerinde burgu, makas gibi ataşmanların çalışmasını sağlayacak hidrolik tesisat bulunuyorsa, hidrolik çene ataşmanını da çalıştırabilmek için bu hat kullanılabilir. Dolayısıyla eğer makinanın böyle bir hidrolik tesisatı varsa, mekanik tip çeneler ile hidrolik tip çeneler arasındaki maliyet farkı ciddi oranda azalacaktır.
Hidrolik tip çenelerin en büyük üstünlüğü ise verimliliktir. Operatör, hidrolik çeneye de verdiği hareket ile malzemeleri kolayca kavrayabilecek ve çok daha kısa süre içerisinde işini bitirebilecektir. Bu tip çenelerin, malzemeleri kavrama yeteneği çok yüksektir. Böylece kaya yerleşimi, yıkım, arazi temizleme, orman çalışmaları, tomruk yüklemeleri, hurdacılık gibi geniş kullanım alanlarında daha kısa sürede iş tamamlama ve buna bağlı olarak düşük yakıt tüketimi, düşük işçilik ücretleri ve işletim giderleri, uzun dönemde daha seyrek makina bakım giderleri gibi önemli kazanımlar sağlayacaktır. Bazı kullanım alanları Resim 3’te gösterilmiştir.
Hidrolik çeneler ile mekanik çenelerin ortak noktaları, makinaya hem kaynakla hem de bağlantı elemanlarıyla tutturulabilir olmalarıdır. Hidrolik çenelerin bağlantı elemanlarıyla bağlanması çok zordur. Bu yüzden, ısıl işlemin yaratacağı tehlikeler olmasına karşın, her iki tip çene de genel olarak kaynakla tutturulur.

2.4 İlgili Standartlar
Özellikle kazıcı kepçe ile çalışan hidrolik çenelerin tasarım ölçütleriyle ilgili bir standart bulunmamaktadır. Bu yazıda açıklanan, tasarımı yapılacak olan hidrolik çenenin kullanım şekli ve amacı, nesne taşıma uygulamalarıdır. İş makinalarının çene, polip, kanca gibi ataşmanları, malzemelerin kavranıp yer değiştirilmesi ilkesine göre çalıştığı için, DIN EN 474-4 standardı 5.5.3.3’deki kazıcı tarafı nesne taşıma uygulamalarına (“Object Handling Application”) uymak zorundadır [12].

3. TASARIM
   Yazılı kaynak araştırmalarının ışığında, nasıl bir kazıcı kepçe ile çalışan hidrolik çene tasarımı yapılacağına ve ataşmanın tasarım ölçütlerine karar verilmiştir. Buna göre;
   • Hidrolik çene, iş makinasında herhangi bir hasar yaratmayacak şekilde (kaynak, kesme gibi) takılabilmelidir. Fabrika çıkışı buna uygun değilse, böyle bir ataşman gerektiğinde, kit şeklinde gönderilip doğrudan bağlanabilmelidir. Bu yüzden, hidrolik silindirin makinadan bağımsız takılabildiği çene modeli seçilmiştir. Böylece hidrolik çene hem standart devirici kol (uzamaz tip) hem de teleskobik devirici kol (uzar tip) (Şekil 4) ile uyumlu çalışabilecek, kolun bu çeneyle çalışırken uzama özelliğinden yararlanılacaktır.
   • Farklı tip ve boyutlardaki malzemeler ile çalışabilmesi için tek parça gövde tasarımı değil de, amaca yönelik değiştirilebilir uç tasarımı seçilmiştir.
   • Birçok patentte, hidrolik çene ataşmanına malzeme kavrama yeteneğinin yanı sıra, ek başka özellikler de kazandırıldığı görülmüştür. Tasarımı yapılacak olan bu hidrolik çene ataşmanında da, tek tip ucun farklı montajı ile hem çene, hem kazıyıcı diş (ripper) ataşmanı olarak kullanılabilmesi hedeflenmiştir.
   Bu bölümde, belirlenen tasarım ölçütlerine göre, önce hidrolik çene ataşmanının mekanizma noktaları belirlenerek bu noktalar ile mekanizmaya hareketini verecek olan hidrolik silindirin temel kuvvet hesabı, çene gövdesi için malzeme seçimi ve tasarımı ile ataşmanın tasarımına ilişkin çalışmalar yapılmıştır.
   3.1 Mekanizma Noktalarının Belirlenmesi
   Mekanizma noktaları belirlenirken, çenenin hareketini kısıtlayacak olan ve kazıcı mekanizma grubu ile en ağır yükün kaldırabileceği konum dikkate alınmıştır. Bu konum, hacim kısıtı olarak; makinanın kaldırıcı kolu (“bom”) ile devirici kol (“arm”) uzuvlarının birbirine doğru kapalı olduğu konumda iken, kaldırma ağırlığı kısıtı olarak da; bom ve armın makinaya en yakın olduğu yürüyüş konumudur. Makinanın bu konumu Şekil 4’te gösterilen bu konumda bile hidrolik çene, sorunsuz bir şekilde açılıp kapanabilmeli, malzemeyi kavrayabilmelidir [13].
   Makina bileşenlerinin hareketi göz önüne alınarak, hidrolik çene için çalışma alanını en dar tutan konumun belirlenerek, çenenin en geniş ve en dar çalışma alanları da belirlenmiştir. Böylece çenenin en büyük açılma açısı bulunmuştur. Çenenin açılma açısı hedef olarak 90°’nin üzeridir.
   Hidrolik çenenin makinaya bağlanmasından sonra makina yürüyüş konumunda iken kazıcı kepçe Şekil 4’te görüldüğü gibi kapanamayacaktır. Devirici kol ile kazıcı kepçe arasında hidrolik çene olacağından kazıcı kepçe, hidrolik çene üzerindeki durdurucuya (“stoper”) dokunduktan sonra daha fazla kapanamayacak ve çenesiz duruma göre daha açık kalacak, fakat makina yürürken, kepçenin uygun konum alması ile makinanın üzerindeki hiçbir aksama dokunmadan çalışabilecektir.

Çenenin açılma açısının yanı sıra makinadan bağımsız olarak çalışabilmesi için seçilen silindir bağlantı şeklinin zayıf tarafı olarak, silindir de çenenin hareketine bağımlı olarak makina üzerinde bir yay boyunca hareket edecektir. Silindirin hareketi için de kısıtlayıcı konum, armın tam kapalı olduğu konumdur. Tüm bu kıstaslara göre ataşmanın ilk mekanizma noktaları ortaya çıkarılmıştır.

Buna göre iki boyutlu çalışma ile oluşan çenenin açık konumu Şekil 5’te, kapalı konumu ise Şekil 6’da gösterilmiştir.
Burada:
• ABC üçgeni hidrolik çene,
• ADE üçgeni hidrolik çene bağlantı elemanı,
• AFG üçgeni ise kazıcı kepçeyi gösterir.
Ayrıca:
• A noktası, hem kazıcı kepçenin hem de hidrolik çenenin dönme noktası olduğundan, makina üzerinde herhangi bir değişiklik yapılmaksızın hidrolik çene bağlantısı bu bölgeye uygun olarak tasarlanacaktır.
• B noktası, hidrolik çenenin uç kısmını gösterir.
• C noktası, hidrolik çene üzerinde bulunan silindir bağlantı noktasını gösterir.
• D noktası, hidrolik silindiri makinadan bağımsız kılarak teleskobik armlı makinalarda da kullanılmasını sağlamak amacı ile A ve E noktasından makinaya bağlantı, D noktasından ise silindirin bağlantısını oluşturmak hedeflenmiştir.
• E noktası, silindir bağlantı noktası D’nin taşındığı yapının A noktası ile beraber makinaya bağlandığı noktadır. Böylece iki noktadan bağlantı yapılarak ADE yapısının kendi içinde dönmesi engellenmiştir.
• DC doğrusu silindirin doğrusudur.

Yalnızca çenenin hareketi ile kepçe en uzak noktada (tam açık konumda) iken, çene 103° hareket edip tamamen kapanabilmiştir (Şekil 6). Kapanırken en uzak konumdaki kazıcı kepçeyi yakalayarak malzemeyi kavrayabilmesi, açılırken de boma değmeden güvenli şekilde en fazla açılması hedeflenmiştir. Çenenin 103° hareketi ile birlikte D ve C noktalarına bağlı olan silindir de hareket etmektedir. Silindirin bu hareketi, bu tip bağlantı seçiminin olumsuz tarafını oluşturmaktadır. Fakat üstünlüklerinin yanında bu zayıflık kabul edilmiş, arm tamamen kapalı konumda iken bom ve arm arasındaki 24°’lik açıda sorunsuz bir şekilde hareket etmesi sağlanmıştır.
Burada bir diğer önemli nokta ise, hidrolik çene açık iken kapanması için silindirden gelen kuvvet sırasında ilk hareketin zorlanmadan gerçekleşmesidir. Bunun için Şekil 6’da gösterilen α1 açısı ve a1 moment kolu o konumda olabildiğince büyük tutulmuştur. Her iki değer için de C noktasının konumu önemlidir. Şekil 5’te gösterildiği gibi bu nokta ne kadar çok aşağıda olursa, CD doğrusunun yönü değişeceğinden, silindirin makinaya çarpma tehlikesi ortaya çıkacak ve silindir C noktasına bağlandığı için bu nokta ne kadar aşağıda olursa, silindir mili o kadar çalışma bölgesine yakın kalacaktır. C noktası ne kadar DA doğru eksenine yakın ise α1 açısı azalacak ve DC silindir ekseni dönme noktası olan A noktasına o kadar yakın geçecektir. Böylece ilk hareket o kadar zor olup moment kolu da azaldığı için çenenin açılması için silindirden gelen kuvvetten o kadar az yararlanılacaktır. α1 açısının çok fazla azalması mekanizmanın kilitlenmesine yol açacaktır. Bu tasarımda:
a1=300 mm
α1=23°
olarak belirlenmiştir.
3.2 Kuvvet Hesabı
Mekanizma noktalarının belirlenmesinden sonra, hidrolik çenenin kaldırma gücü ve kuvvet hesapları yapılmıştır. Bunun için, tasarımı yapılacak olan hidrolik çenenin takılacağı kazıcı yükleyicinin en ağır yükü kaldırabildiği konumda, çenenin de bu yükü taşıyabilmesi hedeflenmiştir. Makinanın kaldırabildiği en ağır yükte çenenin de bu ağırlığı kaldırabilmesi, diğer bütün konumlarda ağırlık en yüksek değerin üstüne çıkamayacağı için çene rahat bir şekilde çalışacaktır. Böylece makina daha yüksek bir ağırlığı kaldırabiliyorken çenenin kaldırma gücünün daha az olması nedeniyle düşük ağırlıklarda çalışılması gerekmeyecek, makinanın kaldırma yetisinden ödün verilmeyecek ve verimlilik artacaktır.
Kazıcı yükleyici makinalarla ağırlık kaldırma işlemi üç yolla yapılabilir. Yalnızca kolun hareketi ile kaldırma, yalnızca bomun hareketi ile kaldırma ve kol ve bomun birlikte hareketi ile kaldırma. Bu çalışmadaki kaldırma kuveeti hesaplarında, yalnız kol ya da yalnız bom ile yapılan kaldırma hareketi kullanılmaktadır. Hidromek marka kazıcı yükleyici makinaların kazıcı mekanizma grubunda bu her iki kaldırma tipi için de en ağır kaldırma kuvvetleri incelenmiştir. Yalnız kolun hareketi ile kaldırma tipinde, kol ve bom tamamen kapalı konumda moment kolu en düşük uzunlukta olduğu için, en yüksek ağırlık bu konumda kaldırılabilmektedir (Şekil 7) [14].

Yükün en fazla geleceği konumun seçiminden sonra bu konumda Hidromek marka kazıcı yükleyicilerin kazıcı mekanizma grubu en büyük arm kaldırma kuvvetinden yola çıkılarak, makina en büyük ağırlığı hidrolik çene ile birlikte taşıdığında, hidrolik çeneye gelen ağırlık hesaplanmıştır. En büyük ağırlığı arm kaldırma konumunda kaldırabildiği için, yalnız arm dönü noktası (H noktası) hareket ederek kaldırma sağlanacaktır. A noktasında kaldırma kuvvetinin katalog değeri 2.800 kg olarak verilmektedir. Buna göre kazıcı kepçe içerisindeki malzeme hidrolik çene ile kavrandığında, K noktasından çene üzerine kuvvet uygulanmaktadır. Bu konum Şekil 7’de gösterilmiştir. K noktasına uygulanan kuvvet hesaplanmıştır.
Burada:
HA uzunluğu; a=2062mm
HK uzunluğu; b=2574mm
α=62°
γ=56°
W1=2.800 Kg=27.468 N
W11 =W1 cosα=1.314,52 Kg=12.895,44 N
W21=W2 cosγ
Dönme noktası olan H noktasına göre moment alındığında:
∑MH=0
W11 a=W21 b
W21=1.053 Kg=10.330,38 N
W2=1.883 Kg=18.472,23 N
Hidrolik çene üzerine 18.472,23 N kuvvet geleceği hesaplanmıştır.
3.3 Silindir Hesabı ve Tasarımı
Hidrolik çene kapalı iken kazıcı kepçe içerisinde kepçenin malzeme alabilen alanın ortasından (K noktası) çeneye uygulanan kuvvet, en kötü koşullar altında 18.472,23 N olarak hesaplanmıştır. Buradan yola çıkarak bu kuvvete karşı hidrolik çeneye hareket veren silindirin üretmesi gereken kuvvet hesaplanacaktır (Şekil 8) [15].
Şekil 8. Silindir Kuvvetinin Belirlenmesi
Burada:
AC uzunluğu; d=319 mm
AK uzunluğu; e=556 mm
β=51,3°
θ=35,8°
W2=1.883 Kg=18.472,23 N
Dönme noktası olan A noktasına göre moment alındığında:
∑MA=0
W22 ⅇ=Fsil1 d
W2=1.883 Kg=18.472,23 N
W22 =W2 cosθ=1.527,23 Kg=14.982,15 N
Fsil1=26.113,04 N
Fsil=Fsil1 ∕ cosβ
Fsil=41.764,64 N
3.4 Hidrolik Çene Bağlantı Elemanı Tasarımı
Bağlantı elemanı, hidrolik çene ataşmanının bağlanacağı yer üzerinde herhangi bir hasar oluşturmamak için çene ile makina arasında bağlantı görevi yapar. A ve E noktaları makinaya bağlanırken, D noktası hidrolik silindir bağlantı noktasıdır.
3.4 Çene Tasarımı
Hidrolik çene tasarımı, uçların hasar gördüklerinde ve farklı malzemeler ile çalışılabilmesi adına değiştirilebilmesi gerektiğinde, ana gövde ve uç olmak üzere iki parça halinde tasarlanmıştır.

3.5 Ana Gövde – Uç Tasarımı ve Çeneleri
Ana gövde, en başta belirlenen mekanizma noktalarına uyacak şekilde boyutlandırılarak üç boyutlu olarak tasarlanmıştır. Gövdenin ana yapısı S355J2C+N sac, aşınabilir bölgeler aşınmaya dirençli sac ve dönme noktası S355J2 dolu malzeme olacak şekilde üretimi planlanmıştır. Ana gövde üzerinde malzemenin kavranması sırasında malzemeye sürekli değerek çalışacak olan parçalar, aşınmaya dayanıklı saçtan düşünülmüştür. Malzemelerin kolay kavranması amacıyla kesim formunun dişli formda üretilmesi öngörülmüştür (Şekil 11). Ana gövdeye cıvatayla bağlanarak, ana gövde ile birlikte çeneyi oluşturmaktadır. Ucun bağlantılı tasarlanmasıyla, tek tip malzemelerin değil, değişik malzemelerin taşınabilmesinde kullanılabilmesi öngörülmüştür (Şekil 12). Çalışma koşullarında uç sürekli olarak malzemelere dokunacağından ve özellikle riper ataşmanı olarak kullanımda malzemenin yerinden sökülmesinde kullanılacağından, uç, aşınmaya dayanıklı saclar ile tasarlanmıştır (Şekil 11 ).

4. SONUÇ
   Kazıcı yükleyici iş makinaları, sektörde en yaygın kullanılan iş makinalarındandır. Bunlara takılan farklı ataşmanlarla hizmet yelpazesini genişleterek, birçok iş alanında, çok daha kısa sürelerde işler tamamlanabilmektedir. Günümüzde rekabetin arttığı, zaman ile yarışıldığı, iş bitirme sürelerinin yakıt tüketimi, işletim giderleri, makina bakım giderleri gibi birçok parasal unsurun etkilendiği ortamda, ataşmanların kullanımı ve yararı çok büyük önem taşımaktadır. Özel ataşmanlar ise, çalışma alanlarını çeşitlendirmekte ve daha özel işlerde kullanılabilmektedir. Bu ataşmanlardan biri ise hidrolik tip çenelerdir. Mekanik çenelerin yanı sıra ilk yatırım maliyetinin fazla olmasına karşın, kullanım kolaylığı, farklı nesneler için kolayca uyarlanabilmesi ve kullanım esnekliği gibi üstünlükleri nedeniyle ilgi çeken hidrolik çenelerin tasarımı ve kullanım özellikleri, bu yazıda anlatılan çalışmada ayrıntılı olarak irdelenmiş ve temel tasarım mantığı ortaya konulmuştur. Sahada çok farklı kullanım alanları olduğu için, bu yazıda anlatılanların dışında, özel olarak birçok işi kapsayacak şekilde farklı hidrolik tip çene tasarımları da gerçekleştirilebilir.

KAYNAKÇA
1. Kılıç, B., Balkan, T. ve Söylemez, E. 2008. Kazıcı-yükleyici iş makinasının hidrolik ve mekanik sistemlerinin dinamik analizi. V. Ulusal Hidrolik Pnömatik Kongresi, İzmir, Sayfa 1-3.
2. Akpınar, M.V. 2010. İş makineleri ders notları. Karadeniz Teknik Üniversitesi, Trabzon, Sayfa 1-2.
3. Söylemez, E. 2010. Mekanizma tekniği makine teorisi-1, Bölüm 1. İstanbul: Birsen Yayınevi, Sayfa 1-39.
4. İnternet: JCB. (2018). 3CX backhoe loader. URL: http://www.webcitation.org/query?url=https%3A%2F%2Fwww.jcb.com%2Fen-us%2Fproducts%2Fbackhoe-loaders%2F3cx-new-us+&date=2019-03-13, Son Erişim Tarihi: 09.03.2025.
5. İnternet: hidromek 2018. Kazıcı yükleyiciler. URL: http://www.webcitation.org/query?url=https%3A%2F%2Fwww.hidromek.com.tr%2F1%2Fu%2Fkazici-yukleyiciler+&date=2019-03-13, son erişim tarihi: 09.03.2025.
6. İnternet: JCB. 2018. 3CX backhoe loader. URL: http://www.webcitation.org/query?url=https%3A%2F%2Fwww.jcb.com%2Fen-us%2Fproducts%2Fbackhoe-loaders%2F3cx-new-us+&date=2019-03-13, son erişim tarihi: 09.03.2025.
7. İnternet: Extreme Metal Products. 2018. Backhoe thumb- bolt-on. URL: http://www.webcitation.org/query?url=http%3A%2F%2Fextrememetalproducts.com%2Fi-13354328-backhoe-thumb-bolt-on.html+&date=2025-03-09, son erişim tarihi: 09.03.2025.
8. İnternet: Broken Tractor. 2018. Mechanical thumb (Mini Size) — PV4200. URL: http://www.webcitation.org/query?url=https%3A%2F%2Fwww.brokentractor.com%2Fp%2Fmechanical-thumb-mini-size-pv4200-pv4200%2F+&date=2025-03-09, son erişim tarihi: 09.03.2025.
9. İnternet: Spanish Alibaba. 2019. Excavadora pin-on hidráulico pulgar. URL: http://www.webcitation.org/query?url=https%3A%2F%2Fspanish.alibaba.com%2Fproduct-detail%2Fexcavator-pin-on-hydraulic-thumb-257822000.html+&date=2025-03-09, son erişim tarihi: 09.03.2025.
10. İnternet: Everything Attachments. 2019. Amulet POWERBRUTE Hydraulic Excavator Thumb for 5-6 Ton Excavators. URL: http://www.webcitation.org/query?url=https%3A%2F%2Fwww.everythingattachments.com%2FAmulet-POWERBRUTE-Hydraulic-Excavator-Thumb-p%2Fam-5-6-ton-powerbrute.htm&date=2025-03-09, son erişim tarihi: 09.03.2025.
11. İnternet: Draco Equipment. 2019. THUMBS, RAKE, RIPPER. URL: http://www.webcitation.org/query?url=http%3A%2F%2Fdracoequipment.com%2FAmulet%2520Thumbs%2520Menu%2520Page.html+&date=2025-03-09, son erişim tarihi: 09.03.2025.
12. DIN EN 474-4, Earth-Moving Machinery-Safety, Requirements for Backhoe Loaders, 5.5.3.3. Object Handling Application
13. Söylemez, E. 2010. Mekanizma tekniği makine teorisi-1, (Bölüm 2). İstanbul: Birsen Yayınevi, Sayfa 57-77.
14. Yener, M. 2005. Design of a computer interface for automatic finite element analysis of an excavator boom. Yüksek Lisans Tezi, Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Ankara, Syafa 11-18.
15. Arslan, M. ve Serer, M. 2003. Hidrolik silindir tasarım ve imalatında kullanılan toleranslar ve formüller. 3. Ulusal Hidrolik Pnömatik Kongresi, İzmir.