Çamaşır Makinası Dinamik Davranışının Modellenmesi ve Dinamik Bileşenlerinin Testi

Abstract

Çamaşır makinası sektöründe her geçen yıl rekabet zorlaşmaktadır. Kalite, zaman ve maliyet kıstasları göz önüne alındığında ürünün başarılı olabilmesini sağlamak için güvenilir ve tekrarı az bir tasarım süreci gerçekleşmelidir. Bu amaçla, deneysel çalışmalarla doğrulanmış hesaplamalı mühendislik araçlarını kullanmak önem kazanmaktadır Bu çalışmada, Arçelik A.Ş. Merkez ARGE bünyesinde çamaşır makinası dinamiğini hesaplayacak ve ürün henüz tasarım aşamasındayken dinamik açıdan kararlı olmasını sağlayacak bir yazılım geliştirmek hedeflenmiştir. Çamaşır makinası sıkma aşaması gürültü, yürüme, titreşim problemleri yaşanmaktadır. Bu problemleri tasarıma yön verebilecek şekilde değerlendirmek için çamaşır makinası dinamiğinin ve dinamiğine etki eden bileşenlerinin incelenmesi gerekmektedir. Konvansiyonel çamaşır makinelerinde kazan ve tambur yere yatay eksende konumlandırılmıştır. Tambur kazana tambur mili üzerinden yataklıdır. Kazan, denge ağırlıkları ve tambur titreşen bir kütledir tahrik grubu olarak adlandırılır. Tahrik grubu süspansiyon sistemleri ile gövdeye bağlıdır. Tamburdan kazana, kazandan da süspansiyon sistemleri ile gövdeye aktarılan yükler dinamik sistemin kuvvet patikasını oluşturur. Doğru süspansiyon sisteminin seçilmesi, denge ağırlıklarının belirlenmesi ve konumlandırılması gürültü, titreşim ve yürüme problemlerinin en aza indirilmesini sağlar. Bu seçimlerin doğru yapılabilmesi, dinamik sistem bileşenlerinin matematik modellerinin doğru oluşturulması ve dinamik sistemin doğru modellenmesi ile mümkündür. Süspansiyon sistemini oluşturan askı yayları, amortisörler ve sızdırmazlığı sağlamak amacı ile kullanılan körük, kazandan gövdeye dinamik olarak yük aktaran elemanlardır. Bu çalışmada bu kuvvet elemanları dinamik sistem modelinde tahrik grubuna uyguladıkları kuvvet ile modellenmişlerdir. Bu kuvvet elemanlarının tahrik grubuna ve gövdeye uyguladıkları kuvvetlerin doğru modellenmesi için sistem üzerinde çalışma koşuları benzetimi yapılarak test edilmişlerdir. Her bir kuvvet elemanının matematik modeli oluşturulmuştur. Newton-Euler denklemleri kullanılarak tahrik grubu için oluşturulan hareket denklemleri Runge-Kutta sayısal yöntemi ile çözülmüştür. Oluşturulan yazılım ile yapılan simülasyonu doğrulamak için Arçelik marka bir çamaşır makinası üzerinden ivme ölçümleri ve yer değiştirme değerleri alınmıştır. Simülasyon sonuçları ile test sonuçları karşılaştırmalı olarak değerlendirilmiş ve sonuçlar irdelenmiştir.

The competition in washing machine industry increases every year. To get success in the competition it needs a reliable and well-targeted design to reduce the iterations in the design phase. With this purpose, it is important to use verified advanced engineering calculations with reliable tests to predict the reliability. In this study, a calculation code developed for washing machine rigid body dynamics with contribution of Arçelik A.Ş. Research and Development Center, to predict the washing machine dynamic stability just in the design phase of the product. The assembly group comprising tub, tumble and balancing masses vibrates under influence the unbalance mass force, which is caused a local laundry lump while the rinsing operation. This assembly group is connected to the washing machine cover with the suspension system and a bellow, which is used for sealing. Suspension system comprises of hanger springs and friction dampers. Choice of the suspension system is critical for the dynamic stability of the washing machine and preventing the vibration problems. These dynamic components are needed to be investigated in the operating conditions to establish a mathematical model for each force elements in the suspension system so a test system is configured for this purpose. The mathematical model for each force element and Newton-Euler equations of motion for the said assembly group has been formed. The resulting six differential equations for six degree of freedom system are highly nonlinear so fourth order Runge-Kutta method used to solve the differential equations. The established mathematical model is validated with a real washing machine test system with an accelerometer by measuring acceleration and displacement for the tub. With this simulation code it has been provided that the designer even in the idea phase can try different configurations of suspension systems to shape the design.