Bir kuvvetin yönünü değiştirme kabiliyeti, yani bir dönme ekseninden diğerine iletim ya da hareketle iş yapma gücü çok sayıda modern makinenin önemli bir özelliğidir. Bunun gibi fonksiyonlar bugün hala kullanılır ve geçmişi yüzyıllar öncesine uzanan dişli tekniğine dayanmaktadır.
Dişlinin ortaya çıkışı
Bir dişli, merkezdeki dönme eksenine monte edilmiş, dış kısmında birçok çark ya da dişli bulunan ve bu dişli çarkların birbirine kenetli olduğu bir tekerlektir. Çarkın dişleri, transmisyon olarak bilinen yani bir dişlinin açısal hızının komşu dişliye iletilmesi yöntemini sağlar. İki tekerleğin dişleri arasındaki oran, ikinci dişlinin dönmesiyle "mekanik avantajın" sağlandığı kuvvet ve hızı belirler; daha küçük olan ikinci dişli daha hızlı döner fakat daha az tork ya da dönme kuvveti uygular.
Dişli kullandığı bilinen en eski özel aygıt Çin yapımı güney-yönelimli el arabasıdır: Yön bulma aygıtları MÖ 3. yüzyılda kullanılıyordu. Antik Yunan'da dişli teknolojisi, 1900 yılı civarında bir Akdeniz gemi enkazında bulunan karmaşık bir astronomik hesap makinesi olan Antikythera mekanizması gibi aygıtların yardımıyla zirve noktasında ulaşmıştı.
Su ve rüzgarın akış gücünü kullanan pratik dişli uygulamaları yavaş yavaş antik dünyaya yayıldı.
Hayvan gücüyle çalışan ayak değirmenleri – hatta insan gücüyle bile – yaygın hale gelmeye başladı. Dişliler değişik değirmen uygulamalarında kullanıldı; un değirmenleri belki de en yayın olanlarıydı, fakat bıçkıhanelerde de kesici bıçakların dönerek çalışması için dişliler kullanılıyordu ve çekiç değirmenlerinde metal rulman üretmek ya da para basmak için ağır tokmakları indirip kaldırmaya yarayan dişli takımları kullanılıyordu.
Dişlideki yeni ilerlemeler Avrupa'da 13. yüzyıl civarında geleneksel saat makinesinin geliştirilmesine yol açtı ve Sanayi Devrimi, buhar gücüyle çalışan makineleri kontrol altında tutmak için daha hünerli aktarım mekanizmalarının geliştirilmesine yardımcı oldu. Dişli mekanizması günümüzde otomobillerden püskürtmeli yazıcılara kadar uzanan pek çok modern makinede kullanılmaya devam etmektedir.
Dişlilerin tarihsel çizelgesi
MÖ 230 – İlk dişliler
Çin yapımı güney-yönelimli bu el arabası, tekerlekler döndükçe şeklin ön tarafının güneye yönelmesini sağlayan bir dişli düzeneğine sahipti.
MÖ 200 – Su değirmeni
Su gücüyle çalışan dişli donanımlara sahip Yunan su değirmenleri Greko-Roman dünyasında yayılmaya başladı. Çinliler, değişik devinimler yapabilen dişli mekanizmalarıyla donanmış kendi su tekerleği teknolojilerini yaklaşık 200 yıl sonra geliştirdi.
MÖ 125 – Zhang Heng'in halkalı usturlabı
Çinli bilge Zhang Heng su ve dişliyle çalışan bir halkalı usturlap yaptı. Güneş, Ay ve yıldızların hareketlerini gösteren Heng'in modeli, sadece Çin dişli teknolojisini değil aynı zamanda daha sonraki saat üreticilerini de etkilemeye devam etti.
7. yüzyıl – Pers rüzgar değirmeni
Dikey bir milin dönmesiyle çalışan yatay yelkenlere sahip ilk fonksiyonel rüzgar değirmeni İran'da geliştirildi. Kanatlar dikey eksende yer aldığından, enerjiyi iletmek için yatay eksenli yel değirmenlerinde bulunan ara dişlilere gerek yoktur.
1206 – Hünerli Aletlerin Kitabı
Arap bilge el-Cezeri krank mili içeren ve çoğu dişlilerle çalışan 100 önemli makinenin yapımını tanımladığı bir eser yazdı.
13. yüzyıl – Avrupa'da mekanik saatler
İbresinin dönmesini sağlamak ve çan vuruşunu kontrol etmek için dişli kullanılan ilk mekanik saatler 13. yüzyılda icat edildi. Saat, bir zincire tutturulmuş ağırlığın düşürülmesi yoluyla kontrol ediliyordu.
1480 – Leonardo da Vinci'nin dişliler üzerine çalışması
İtalyan bilgin Leonardo da Vinci, mercek bileme ve metal yuvarlatma aygıtları gibi birçok keşfinde karışık diş diziliminden yararlandı ve dişlilerin görevlerine dair derin teorik algılayışını gösterdi.
18. yüzyıl – Sanayi Devrimi
Sanayi Devrimi sırasında ortaya çıkan buhar gücü dişli teknolojilerini ilerletti. Buhar pistonlarının doğrusal hareketi, dişli seti aracılığıyla lokomotif tekerleklerini döndürmek için kullanıldı.
1781 – Murdoch'ın dişli takımı
İskoç mühendis William Murdoch'ın "Güneş ve gezegen dişlileri" icadı, buhar gücünün, dişlinin merkezi etrafında devamlı bir dairesel hareket üretmek için kullanılmasını sağladı. Bu hareket ile diğer makinelerin tekerleri veya milleri döndürüldü.
19. yüzyıl – Bisikletin gelişimi
Alman mucit Stephan Farffler 1680 yılında ilk üç tekerlekli bisikleti yarattı ve bu model pedallar yerine dişliler ve el krankları ile çalışıyordu. İki Fransız, Blanchard ve Maguire, 1789'da pedalla çalışan üç tekerlekli bisikleti tasarladı. 19. yüzyıl boyunca bisikletler üç tekerleklilerden, dişlilerin zinciri hareket ettirdiği pedalla çalışan iki tekerlekli makinelere doğru değişti.
1835 – Dişli kalıp makinesi
Dişli kesme, dişli üretmek için kullanılan bir işleme sürecidir. Britanyalı mühendis Joseph Whitworth ilk dişli kesme makinesini keşfetti; yüksek hassasiyetli dişli üretimi için endüstriyel ölçekteki ilk süreç oldu.
1950'ler – Plastik dişliler
Yeni plastik malzemelerden yapılmış dişliler 1950 yıllarında ortaya çıktı. Düzgünce işlenmiş metal dişlilerden daha güçsüzlerdi fakat çok daha kolay ve ucuza üretiliyorlardı.
1990'lar – Nanoteknoloji
Nano ölçekte inşa edilen dişli makineler genellikle büyük dişli cihazlarla aynı prensibe dayanır, ancak nanoteknoloji ile yapılan dişli çarklar mikrometre boyutundadır.
Dişlilerin icadı ile ilgili sık sorulanlar
Dişliler ilk ne zaman icat edildi ve ne için kullanıldı?
Bilinen ilk dişliler MÖ 300 yıllarında antik Yunanlılar tarafından icat edilmiş ve dönme hareketini doğrusal harekete dönüştürmek için su çarkları ve yel değirmenleri gibi basit makinelerde kullanılmıştır.
Dişlilerin gelişimi zaman içinde nasıl gelişti?
Zaman içinde dişlilerin tasarımı ve kullanımı daha sofistike hale geldi. Sanayi Devrimi sırasında, dişliler makine ve lokomotiflerin geliştirilmesinde kullanılmış, bu da malların seri üretimine ve ulaşımın genişlemesine yol açmıştır.
Dişli teknolojisindeki önemli yeniliklerden bazıları nelerdir?
Dişli teknolojisindeki bazı önemli yenilikler arasında, daha düzgün ve sessiz çalışma sağlayan açılı dişlere sahip helisel dişlilerin geliştirilmesi ve otomatik şanzıman gibi uygulamalarda kullanılan planet dişlilerin piyasaya sürülmesi yer almaktadır.
Dişlilerin modern kullanım alanlarından bazıları nelerdir?
Dişliler, otomobiller, endüstriyel makineler ve rüzgar türbinleri de dahil olmak üzere çok çeşitli modern uygulamalarda kullanılmaktadır. Hassas ve kontrollü hareketleri mümkün kıldıkları robotikte de kullanılırlar.
Dişli teknolojisindeki güncel araştırma alanlarından bazıları nelerdir?
Dişli teknolojisindeki mevcut araştırma alanları, dayanıklılığı ve performansı artırmak için yeni malzemelerin ve kaplamaların geliştirilmesinin yanı sıra daha yüksek hızlarda ve daha zorlu koşullar altında çalışabilen gelişmiş dişli tasarımlarının araştırılmasını içerir. Nanoteknoloji ve biyomedikal mühendisliği gibi gelişmekte olan teknolojilerde dişli kullanımına yönelik araştırmalar da devam etmektedir.