Astana Stadyumu’nun çatı sistemi de Türk firmalara emanet

Kazakistan’ın başkenti Astana’da Türk mimarlar tarafından tasarlanan ve bir Türk inşaat şirketi tarafından inşa edilen Astana Arena Stadyumu’nun en büyük özelliği olan kapanan çatı hareket sistemi için Yılmaz Redüktör’e ait 8 adet HT1223 ve 4 adet KR673 redüktör kullanıldı.

FIFA ve UEFA kriterlerine uygun olarak dizayn edilen futbol sahası, alttan ısıtmalı, yüksek standartlara sahip suni çimlerle kaplanmıştır. Sahanın üzeri, teknik özellikleri yüksek pitch cover gibi malzemelerle kaplanabilmektedir. Tüm bu özellikleri sayesinde stadyumun, futbol müsabakaları dışında farklı spor müsabakalarına, konser ve fuarlar gibi etkinliklere de ev sahipliği yapması planlanmaktadır. Toplam oturma kapasitesi 30 bin kişi olan stadyumun, alt tribün alanları 16.000, üst tribün alanları ise 14 bin kişi oturabilecek şekilde planlanmıştır.

Astana Stadyumu 232 bin 485 metrekarelik alana kurulmuştur. Stadyumun ana formu elips olup, elips geometrisi kendisini çatı kabuğunda göstermektedir. Stadyumun ana taşıyıcı konstrüksiyonu çelikten inşa edilmiştir. İstenildiğinde 15-20 dakika içerisinde tamamen açılıp kapanabilme özelliğine sahip hareketli çatı kanatları doğu-batı yönünde, ana taşıyıcı çelik elemanların üzerinde hareket edebilmektedir.

Redüktör seçimi

Gerekli olan redüktör büyüklüğünün seçimi yapılan hesaplamalar sonucunda elde edilen tork değerlerine ve istenen çatı açma-kapama sürelerine göre yapıldı.

Gerekli tork hesabı çatının kendi ağırlığının yanında stadyumun bulunduğu yerin iklim koşulları dikkate alınarak kanadın üzerinde biriken kar miktarı ve açma-kapama esnasında rüzgârın oluşturacağı direnç kuvveti de göz önüne alınarak yapıldı.

Rüzgâr yükü olmayan bir ortamda tek kanat ağırlığı 752 ton ve üzerinde biriken kar yükü ise 870 ton olarak bulunmuştur. Buna göre kar yükü dahil her bir kanadın ağırlığı 1622 ton olarak bulunur. Kanadın hareket ettirilmesi için ise 258032 N çekme kuvveti gerekmektedir. Kış şartlarında 40 kg/m2 basınç veren bir rüzgâr yükünü yenebilmek içinse gerekli olan kuvvet 141264 N olarak hesaplanmıştır.

Her bir çatı iki tahrik grubu tarafından hareket ettirileceği için tek bir tahrik grubu için çekme halatındaki yük,

Fçekme=258032+1412642=199648N/halat

olarak hesaplanır.

Redüktör çıkış miline montajı yapılacak 1m çapındaki tamburdaki tork değeri ise,

Ttambur=199648×0,5=99824 Nm

olarak hesaplanır.

20 dakika açılıp kapanabilmesi için kanadın 2 m/dak hızında hareket ettirilmesi gerekmektedir. Buna göre istenen tambur devri frekans invertörle hız ayarı yapılacağı için yaklaşık 1 d/dak’dır.

Redüktör çıkış miline montajı yapılacak tambur tahrik momenti 99.824 Nm ve 1 d/dak tambur devrine göre gerekli olan motor gücü,

Pmotor=99.824 x 19550×0,88=11,9 kW

olarak hesaplandı. Stadyum çatı hareket sisteminde 4 adet tahrik noktası olduğu için 18,5 kW gücünde ve 1400 d/dak motor devrinde 4 adet asenkron elektrik motoru kullanılmıştır. Motorlar kumanda sisteminde belirtildiği gibi frekans invertörlerle kumanda edildi ve elektromanyetik frenli olarak redüktörlere montajı yapılmıştır.

Gerekli olan fren torku,

Tfren=11,9×95501400×9,81x2=8,3 kgm

olarak hesaplandı. 30 kgm, 24 volt pervaneli motor arkası elektromanyetik fren seçimi yapılmıştır. Emniyet katsayısı 3,6’dır.

1400 d/dak motor devri ve yaklaşık 1 d/dak olacak çıkış devrine göre ihtiyacımız olan redüktör çevrim oranı,

i=1400 ’dür.

Yukarıdaki resimde görüldüğü gibi çatı hareketini sağlayan halatların sarıldığı tambur H Serisi endüstriyel tip redüktörlerin çıkış millerine montaj yapılmıştır. 1 d/dak çıkış devrini sağlamak için yaklaşık 6 kademeli bir redüktöre ihtiyaç olduğu için giriş redüktörü olarak KR Serisi redüktör kullanılmıştır.

Tamburu 2 adet H Serisi redüktör tahrik ettiği için tek bir H Serisi redüktörün çıkış torku,

Tredüktör=Ttambur2=998212=49910 Nm

olarak hesaplanır.

Bu bilgiler doğrultusunda seçilen redüktörler,

HT1223.01U – i=54,45 (sağ giriş ve çıkış milli)

HT1223.01V – i=54,45 (sol giriş ve çıkış milli)

Redüktörlerin nominal tork değeri 70000 Nm olup, ihtiyaç olunan çıkış torkuna göre servis faktörü fs=1,4’tür.

İlk tahrik redüktörü,

KR673.X4-180M/4 – i=28,10

18,5kW-1400 d/dak direkt akuple motorlu ve 30kgm-24 volt frenlidir. Çıkış devri 50 d/dak ve özel çift çıkış milli konik tip redüktördür. Servis faktörü fs=1,2’dir.

KR ve HT redüktörlerinin kombinasyonu ile elde edilen çevrim oranı,

i=28,10×54,45=1530,04

çıkış devri,

n2red.=14001530,04=0,92 d/dak

olarak hesaplanır.

Motor gücüne bağlı olarak tamburda elde edilen tork değeri,

T2red.=18,5x9550x0,880,92=168993 Nm

olarak bulunur.

Çevre şartlarının dikkate alınması

Kazakistan’ın coğrafi şartlarından dolayı hava sıcaklığı kışın -40°C’ye kadar düşmektedir. HT ve KR Serisi redüktörler için standart olarak kullanılan 460 viskoziteli mineral yağlar bu sıcaklıkta çalışmaya uygun olmadığı için uygun viskoziteli sentetik yağ seçimi yapıldı.

Bununla birlikte KR redüktörler için termostatlı ısıtıcı seçimi yapıldı. İlk tahrik redüktörleri olarak kullanılacak KR Serisi redüktörler HT redüktörlere göre daha yüksek devirde çalışacaklardır. Buna bağlı olarak yağın 0°C’nin altındaki sıcaklıklarda yağ viskozitesinin yükselmesinden doğacak kayıplarını ortadan kaldırmak için ısıtıcı kullanılmıştır. Otomatik devreye girerek yağ sıcaklığının eksi sıcaklık değerlerine düşmesine izin vermeyen ısıtıcılar özel tasarlanmış KR redüktör gövdesi içerisine kartuşlu şekilde montaj edildi. Böylece oluşabilecek ısıtıcı arızalarında redüktörlere herhangi bir müdahalede bulunmadan ısıtıcının yenisiyle kolayca değiştirilebilmesi sağlandı. Isıtıcının seçiminde yağ miktarı ve sıcaklık farkına bağlı olarak hesaplanan ısıtıcı gücünün yanında ısı akısı da dikkate alınmıştır. Yüksek ısı akısına sahip ısıtıcı, yağı hızlı bir şekilde karbonlaştırarak yağın yağlama özelliğinin yitirilmesine sebep olacağı için ısı akısı değeri maksimum 1,0W/cm2 olacak şekilde ısıtıcı tasarımı yapıldı.

Redüktörlerin montajı

Çatıların hareket ettirilmesini sağlayan çekme halatlarının sarılacağı tamburlar H Serisi redüktörlerin çıkış millerine montaj edilmiştir. H Serisi redüktörlerin biri sağ giriş ve sağ çıkış milli (HT1223.01U) diğeri ise sol giriş ve sol çıkış millidir (HT1223.01V). İlk hareketi veren KR673.X4-180M/4 redüktör direkt akuple motorlu ve H Serisi redüktörlere akuple olacak şekilde özel çift çıkış millidir. H Serisi redüktörlere rupflex tipi kaplinlerle bağlıdır. KR redüktörünün çıkış torku 3546Nm’dir ve seçilen kaplinlerin emniyeti bu tork değerine göre 3,2 alınmıştır.

Redüktörlerin birbirlerine montajı sırasındaki en önemli husus KR redüktörün çıkış torkunun tahrik ettiği HT Serisi redüktörlere eşit şekilde dağılmasıdır. Torkun eşit dağılmaması durumunda tek redüktör tüm yükü alacağından redüktör seçiminde yapılan kabulün dışına çıkılacak ve mekanik yönden arızalar meydana gelebilecektir. Bunu ortadan kaldırmak için rupflex kaplinlerin bir tanesi açısal pozisyon ayarı yapılabilecek şekilde tasarlandı ve montaj sırasında redüktörlerin birbirlerine göre boşlukları alınarak kaplin cıvatalarının sıkılması sağlandı.

Hareket tahrik sistemi her bir kanat diğerinden bağımsız hareket edecek şekilde tasarlanmıştır.

Çatı kanatlarının birlikte hareket ettirilmesi vektörel kontrollü sürücülerin yardımıyla çatıların senkron hareket ettirilmesiyle sağlanır.

H Serisi redüktörlerin genel özellikleri

H Serisi, Yılmaz Redüktör ailesinin endüstriyel tip redüktör grubudur. H Serisi olarak paralel milli helisel dişli 2, 3 ve 4 kademe olarak üretilmektedir. B Serileri ise giriş kademesinde konik dişli grubu bulunan diğer kademeleri helisel dişlilerden oluşan 3 ve 4 kademe endüstriyel tip redüktörlerdir.

Aşağıda da görüldüğü gibi 20 farklı gövde büyüklüğünde 470.000 Nm’ye kadar nominal tork değerine sahip redüktör grubudur.

H03 / B03 4.850Nm

H04 / B04 5.500Nm

H05 / B05 9.000Nm

H06 / B06 11.000Nm

H07 / B07 19.000Nm

H08 / B08 24.000Nm

H09 / B09 29.000Nm

H10 / B10 36.000Nm

H11 / B11 55.000Nm

H12 / B12 70.000Nm

H13 / B13 90.000Nm

H14 / B14 110.000Nm

H15 / B15 150.000Nm

H16 / B16 165.000Nm

H17 / B17 200.000Nm

H18 / B18 240.000Nm

H19 / B19 300.000Nm

H20 / B20 345.000Nm

H21 / B21 420.000Nm

H22 / B22 470.000Nm

H ve B Serisi redüktörler çok farklı bağlantı opsiyonları ve aksesuarlara sahiptirler,

• IEC motor bağlantı flanşı
• Çıkış bağlantı flanşı
• Gövde üzeri fren montajı
• Gövde üzeri geri dönüş kilitli
• Çok alternatifli giriş-çıkış mil yönleri
• Her yönden montaj yapılabilme
• Farklı yağmala ve soğutma opsiyonları
• DIN5480 çoklu kamalı çıkış mili opsiyonları
• Vinç uygulamaları için tambur bağlantı flanşı opsiyonu

Ayrıca H ve B Serisi endüstriyel tip redüktör grupları içerisinde özel sektörel çözümlerde mevcuttur. Plastik enjeksiyon makinelerinde kullanılmak üzere tasarlanmış yüksek eksenel yük taşıma kapasitesine sahip büte rulmanlı HTE Serisi redüktörler ve kovalı elevatörlerin tahrik ünitesi olarak kullanılan BT yardımcı tahrikli redüktörler standart üretim içerisinde bulunmaktadır.