FBE- Makine Dinamiği, Titreşimi ve Akustiği Lisansüstü Programı - Yüksek Lisans
Bu koleksiyon için kalıcı URI
Gözat
Son Başvurular
1 - 5 / 51
-
ÖgeTaşıt kapı sızdırmazlık profillerinin akustik incelenmesi(Fen Bilimleri Enstitüsü, 2016)Günümüzde konfor algısının gelişmesi ve otomotiv sektöründe günden güne artan rekabet, otomobil üreticilerini gün geçtikçe daha konforlu araçlar yapmaya zorlamaktadır. Bu doğrultuda, otomobilde sürücü ve yolcu konforunun tesisinde titreşim ve akustik çalışmaları önemli yer tutmaktadır. Bu çalışmanın konusu olan araç kapı sızdırmazlık profilleri, kabinin toza, suya veya ısıya karşı sızdırmazlığının sağlanmasının yanında, özellikle aracın yüksek hızlarında temel gürültü kaynağı olan akış kaynaklı gürültünün ve motor, egzoz gürültüsü vb. hava kaynaklı gürültünün kabin içerisine ulaşmasını engelleyen kauçuk esaslı malzemelerden imal edilen elemanlardır. Araç kapı sızdırmazlık profillerinin tasarım kriterleri, kabin sızdırmazlığının sağlanması, kapı kapama eforunun düşük olması ve yüksek akustik performanstır. Sızdırmazlık profili üreticileri, kabin sızdırmazlığı ve kapı kapanma eforunu, ana sanayinin istekleri doğrultusunda hali hazırda çalışmaktadır. Akustik konusu ise sızdırmazlık profili üreticileri için yeni bir çalışma alanıdır. Araç kapı sızdırmazlık profillerinin akustik performansı, sızdırmazlık profilinin ekleme kaybı ile değerlendirilebilir. Tüm sızdırmazlık profillerinin araç üzerinde takılı olduğu durum ile olmadığı durum arasında yapılan ses basıncı ölçümleri arasındaki fark, profillerin ekleme kaybını vermektedir. Yine sızdırmazlık profilinin incelenecek kısmı iki oda arasına yerleştirilerek, ses iletim kaybı veya gürültü azaltımı ölçülebilir. Sızdırmazlık profilinin üretimini gerektiren, bahsedilen deneysel ölçümlerden ziyade, sayısal akustik analizler ile henüz tasarım aşamasındayken sızdırmazlık profillerinin akustik performansı değerlendirilerek, gerekli tasarım önlemleri alınabilir. Temel olarak altı bölümden oluşan bu tez çalışmasında, sızdırmazlık profillerinin akustik performansının sayısal analizler ile değerlendirilmesi, bu analizler için gerekli profil malzemelerinin yapısal özelliklerinin tespit edilmesi ve analiz altyapısının oluşturulması, sızdırmazlık profillerinin akustik performansının ölçümü ve analiz sonuçları ile karşılaştırılması, akustik tasarım kriterlerinin parametrik analizler ile çalışılarak örnek bir profil geometrisi için profilin akustik performansının iyileştirilmesi yapılmıştır. Çalışmanın ilk bölümünde, problemin tanımı, literatür araştırması, tezin kapsamı ve ulaşılması beklenen hedeflere yer verilmektedir. İkinci bölümde ise akustik teorisi, akustik ortam - yapı etkileşimi ve sesin yapılar üzerinden iletiminin temelleri anlatılmaktadır. Çalışmanın üçüncü bölümü, sızdırmazlık profillerinde kullanılan kauçuk esaslı visko-elastik malzemelerin, dinamik analizler için gerekli olan yapısal özelliklerinin belirlenmesine adanmıştır. Çalışma kapsamında profil malzemelerinin, frekansa bağlı olarak değişen dinamik elastisite modülünün ses iletim kaybına etkisi değerlendirilerek, ortalama bir elastisite modülü ve sönüm oranı kullanılmıştır. Bu özelliklerin tespiti içinse hem ses iletim kaybı ölçümlerinden hem de ses iletim kaybı analizlerinden yararlanılmıştır. Böylelikle, akustik incelemelerde kullanılacak visko-elastik malzemelerin elastisite modüllerinin belirlenmesi için yine akustik ölçümler ile doğrulanmış, tersine mühendislik bakış açısı ile geliştirilmiş yöntem ortaya koyulmuştur. Dinamik elastisite modülünün kullanımı tartışılmıştır. Çalışmanın dördüncü bölümü sayısal akustik analizlerin detaylı olarak anlatıldığı, hem düzlem dalga tahriği altında malzeme özelliklerinin tespiti için hem de dağınık ses alanı altında profil ses iletim kaybının değerlendirilmesi için analiz girdilerinin oluşturulduğu bölümdür. Bu bölüm kapsamında, düzlem dalga tahriği altında tek dairesel plak ve çift dairesel plak modelleri için, dağınık ses alanı altında ise basit bir sızdırmazlık profili için malzeme ve geometri bazlı parametrik analizler yapılmış, elde edilen sonuçlar doğrultusunda hali hazırda kullanılmakta olan bir sızdırmazlık profilinin akustik performansı iyileştirilmiştir. Yine bu bölüm altında sayısal analizler ile deneysel çalışmaların sonuçları karşılaştırılmıştır. Beşinci bölümde, sızdırmazlık profilleri ve malzemelerinin ses iletim kaybı ve gürültü azaltımını ölçmek için yapılan deneysel çalışmalar anlatılmaktadır. Çalışmanın son bölümünde ise tez çalışmasının sonuçları değerlendirilmiş, ileride bu çalışmanın üzerine yapılabilecek çalışmalar ve öneriler sunulmuştur.
-
ÖgeBir ankastre bulaşık makinesinin düşme testinin modellenmesi ve analizi(Fen Bilimleri Enstitüsü, 2015)Beyaz eşya sektöründe, ürünlerin depolanması ve nakliyesi süreçlerinde çarpma ve düşme sonucu hasar görmeleri önemli bir maliyete neden olmaktadır. Düşme ve çarpma gibi olumsuz senaryoların yaşanması neticesinde ürünlerin tamir edilmesi veya kullanılmaz hale gelmesi olasıdır. Ürünlerin üretim hattından çıkıp müşteriye ulaşıncaya kadar birçok taşıma aracına yüklenilip indirilmesi, düşme ve çarpma risklerine neden olmaktadır. Bu nedenle ürünlerde meydana gelebilecek olası hasarları önlemek için, beyaz eşyalar koruyucu paketleme malzemeleri ile muhafaza edilmektedir. Paketleme malzemesi olarak basma durumundaki enerji yutumlama özellikleri yüksek, polimer köpük malzemeler tercih edilmektedir. Ürünün düşme ve çarpması sonucunda, paketleme malzemesinin yeterli performansı gösterip göstermediğinin belirlenmesi amacıyla, fabrika ortamında fiziksel düşme testleri yapılmaktadır. Fabrika ortamında yapılan bu fiziksel düşme testleri önemli bir maliyet ve zaman kaybına neden olmaktadır. Fiziksel düşme testlerinde ortaya çıkan bu maliyet ve zaman kaybı, endüstride çalışmakta olan mühendislerin alternatif metotlar araştırmalarına neden olmuştur. Günümüzde gelişen ve hala büyük bir hızla gelişmekte olan bilgisayar teknolojisi ile birlikte, bilgisayar destekli mühendislik araçları kullanılarak gerçekleştirilen çalışmaların önemi artmıştır. Endüstride de kullanımı oldukça yaygın olan bu bilgisayar destekli mühendislik araçlarından biri de sonlu elemanlar yazılımlarıdır. Sonlu elemanlar yazılımları ile karmaşık mühendislik problemleri basitleştirilerek, kabul edilebilir bir yaklaşım ile sayısal olarak çözümlenebilmektedir. Tasarım süreci ile birlikte eş zamanlı olarak kullanılan sonlu eleman yazılımları, optimum tasarımın en kısa sürede gerçekleştirilebilmesini sağlamaktadır. Geliştirilen mühendislik yazılımları kullanılarak gerçekleştirilen simülasyonlarla, endüstride yapılan çalışmalarda daha hızlı ve etkin sonuçlara ulaşılmaktadır. Sonlu eleman yazılımları kullanılarak yapılan çalışmaların güvenilirliği, kurulan sonlu elemanlar modeli ve malzeme özelliklerinin doğru bir biçimde modellenmesi ile mümkün olmaktadır. Bu nedenle beyaz eşyalarda uygulanan düşme testi simülasyonlarında enerji yutumlayıcı paketleme malzemelerinin malzeme özelliklerinin doğru bir biçimde modellenmesi gerekmektedir. Beyaz eşya sektöründe paketleme malzemesi olarak çoğunlukla genleştirilmiş polistren tercih edilmektedir. Endüstride strafor veya polimer köpük olarak da adlandırılan genleştirilmiş polistren, petrolden elde edilen ve basma durumunda enerji yutumlama özelliği yüksek bir malzemedir. Paketleme performansının artırılması ve optimum paketleme yapılması strafor malzemenin mekanik özelliklerinin bilinmesi ile mümkün olmaktadır. Paketleme performansının artırılması ile ürünler darbelere karşı daha korunaklı hale getirilebilir. Ürünlerin nakliye esnasında düşme ve darbe sonucu hasar görmeleri engellenerek, ekonomik kayıplar önlenebilmektedir. Bu çalışma kapsamında ankastre bulaşık makinasının düşme testi analizleri ve fiziksel düşme testleri yapılmıştır. Ankastre bulaşık makinasının kütlesi dikkate alınarak, Arçelik A.Ş. bünyesinde yer alan standartlar incelendiğinde, makinanın 25 cm yükseklikten düşme durumunda hasar almaması gerekmektedir. Standartta belirtilen durumda makine, 25 cm'den düz ve kenarları üzerine 10o açılı olarak düşürülmektedir. Henüz prototip aşamasında bulunan bu ürünün üretim onayı alması için bu testlerden hasarsız olarak geçmesi gerekmektedir. Ayrıca, çalışma kapsamında zorlayıcı koşul olarak makinanın 40 cm yükseklikten düşme testleri de yapılmıştır. Sonlu elemanlar analizleri yapılarak gerçekleştirilen düşme analizleri ele alındığında literatürde strafor malzemesinin yüksek gerinim hızlarındaki mekanik özellikleri araştırılmıştır. Fakat literatürde yapılan çalışmalar incelendiğinde Arçelik A.Ş. bünyesinde kullanılan strafor malzemelere ait özellikler bulunmamaktadır. Bu nedenle öncül bir çalışma olarak öncelikle beyaz eşya sektöründeki uygulamalarda kullanılmakta olan strafora ait mekanik özelliklerin belirlenmesi amaçlanmıştır. Literatürde polimer köpük malzemelerin mekanik özelliklerinin belirlenmesi ile ilgili yapılan çalışmalardan strafor malzemesinin mekanik özelliklerini etkileyen parametreler ve mekanik özelliklerin belirmesi için yapılan test çalışmaları elde edilmiştir. Polimer köpük malzemelerin mekanik özellikleri yoğunluk, gerinim hızı ve ortam sıcaklığına bağlı olarak değişmektedir. Düşme testlerinde strafor malzemenin yüksek gerinim hızlarında deformasyona uğradığı bilindiğinden, bu hızlardaki mekanik özelliklerin bilinmesi gerekmektedir. Ülkemizde polimer köpük malzemelerin yüksek gerinim hızlarındaki mekanik özelliklerini belirlemek için uygun test cihazlarına sahip araştırma merkezleri ve üniversiteler bulunmaktadır. Fakat bu araştırma merkezlerinde yer alan test cihazlarının köpük numunelerin test edilmesi için uygun vurucu kafaya sahip olmaması nedeniyle straforun mekanik özelliklerinin belirlenmesi için basit düşme testi düzeneği tasarlanmıştır. Basit düşme testi düzeneğinde 25 cm, 40 cm ve 70 cm yükseklikten serbest düşmeye bırakılan kütlenin, strafor numunesine çarpması sağlanarak, çarpma anındaki veriler toplanmıştır. Düşme testi düzeneğine ivmeölçer, kuvvet ve lazer deplasman sensörleri yerleştirilmiştir. Kurulan düşme testi düzeneği ile 20, 24, 26 ve 30 kg/m3 yoğunluklarda, 50x50x50 mm3 boyutlarındaki strafor numunelerinin yüksek gerinim hızlarındaki mekanik özellikleri belirlenmiştir. Ayrıca gerinim hızının malzemelerin mekanik özelliklerine olan etkisini belirlemek için Zwick standart çekme testi cihazı ile de testler yapılmıştır. Zwick test cihazı ile yapılan testler 200 mm/dak, 500 mm/dak ve 1000 mm/dak düşük yükleme hızlarında gerçekleştirilmiştir. Daha sonra aynı yoğunluktaki numuneler için düşük ve yüksek hızlardaki mekanik özellikler karşılaştırılmıştır. Ankastre bulaşık makinasında paketleme malzemesi olarak 20 kg/m3 yoğunluktaki strafor malzeme kullanılmaktadır. Çalışma kapsamında sonlu eleman paket programı olarak kullanılan Hyperworks programı içerisinde, straforun modellenmesi için kullanılabilecek olası malzeme kartları araştırılmıştır. Straforun modellenmesi için Visko-Elasto-Plastik malzeme kartı kullanılmıştır. Hyperworks programı içerisinde yer alan Radioss eksplisit çözücüsü kullanılarak düşme test düzeneğinin analizleri yapılmıştır. Buradan elde edilen sonuçlar incelendiğinde strafora ait deneysel veriler ile sonlu elemanlar analiz sonuçlarının uyumlu olduğu görülmüştür. Straforun malzeme modeli oluşturulduktan sonra ankastre bulaşık makinasının düşme analizi için sonlu elemanlar modeli kurulmuştur. Ardından ankastre bulaşık makinasında yer alan komponentlerin malzeme özellikleri tanımlanmıştır. Hyperworks programı içerisinde bulunan Radioss çözücüsüne ait malzeme kartları incelenmiştir. Buna göre ankastre bulaşık makinasında yer alan sac parçalar için Johnson-Cook malzeme kartı kullanılmıştır. Öte yandan bulaşık makinasında yer alan plastik komponentler için ise elasto-plastik malzeme kartı kullanılmıştır. Son olarak bulaşık makinasında yer alan ve düşme anında kütlesel özelliklerinden dolayı atalet kuvvetlerine neden olan motor, kompresör ve evaporatör için elastik malzeme kartı kullanılmıştır. Bu komponentlerin sadece kütlesel olarak modellenmesi sağlanmıştır. Ankastre bulaşık makinasının sonlu elemanlar modeli kurulduktan sonra, standartta belirtilen 25 cm ve zorlayıcı koşul olarak belirlenen 40 cm yükseklikten düşme analizleri yapılmıştır. Makinanın 25 cm yükseklikten düşmesi sonucu herhangi bir hasar riski görülmemiştir. Fakat 40 cm yükseklikten düşme durumlarında makinanın alt kısmında yer alan şasinin kompresör bağlantı bölgesinde plastik deformasyonlar görülmektedir. Son olarak makinanın Ankara Bulaşık Makinası İşletmesi'nde bulunan düşme testi düzeneği ile fiziksel düşme testleri gerçekleştirilmiştir. Çalışma henüz prototip aşamasında olduğundan dolayı testler aynı makina kullanılarak yapılmıştır. Gerçek durumdaki fiziksel düşme testlerinde, her bir senaryo için farklı makina kullanılmaktadır. Bu durumda da test maliyeti artmaktadır. Yapılan testlerde her bir düşme senaryosunun ardından paketleme malzemesi çıkarılarak makinanın hasar durumu incelenmiştir. Ayrıca her testten önce makina kullanılmamış paketleme malzemesi ile kaplanarak testler yapılmıştır. Sonuçta makinanın 25 cm yükseklikten düşmesi sonucu makine üzerinde herhangi bir hasar gözlenmemiştir. Öte yandan 40 cm yükseklikten düşme sonucunda makine üzerinde yer alan komponentlerde hasar meydana gelmiştir. Fiziksel düşme test sonuçları ile analiz sonuçları uyumluluk göstermiştir.
-
ÖgeKemik gözenekliliğindeki değişimin dinamik karakteristikler üzerindeki etkisinin in-vitro incelenmesi(Fen Bilimleri Enstitüsü, 2015)Makine Mühendisliği disiplininde kullanılagelen modal analiz, cisimlerin mekanik davranışlarını anlamada etkili bir analiz yöntemidir. Burada önerilecek çalışmada hedeflenen, osseointegrasyon vb. süreçlerde de devrede olan remodelleme sonucu oluşan mineral yoğunluk artışının mekanik özelliklere olan etkisinin in vitro ortaya konmasıdır. Bu amaçla, kemik yapısal bütünlüğü arttıkça kemiğin dinamik karakteristiklerindeki değişim gözlemlenmiştir. Bu amaçla, deneysel gerçeklenmesi kolay olması dolayısıyla, uzun kemikler üzerinden araştırma gerçekleştirilmiştir. Deneyde, kemik mineral yoğunluğunu taklit etmek amacıyla, epoksi ve PMMA kullanılmıştır. Bu iki tip polimer, medular kanala monomer formda yerleştirilecektir. Meydana gelen jelleşme, kürleşme, ısınma ve akabinde soğuma ile meydana gelecek malzeme özelliklerindeki değişim, kemiğin malzeme özelliklerinde de değişime sebep olmuş ve bu sayede biyolojik olarak meydana gelen olay, in vitro olarak taklit edilip gözlemlenmiştir.
-
ÖgeKlasik ve Alternatif Titreşim Yutucuların İncelenmesi(Fen Bilimleri Enstitüsü, 2015)Günümüzde kullanılan makinalarda ve büyük mimarı yapı sistemlerinde karşılaşılan en önemli problemlerden biri istenmeyen titreşimlerdir. Oluşan titreşimler nedeniyle, makinalar gürültülü çalışmakta, çevresine ve makinanın kendisine ciddi zararlar verebilmektedir. Bu titreşimlerin binalar, köprüler ve kuleler gibi büyük yapılarda meydana gelmesi can ve mal kaybına neden olabilmektedir. Bu tarz istenmeyen titreşimlerden uzak durmak için, tasarlanan makinaların ve yapıların maruz kalacağı olası titreşimler incelenerek tasarım aşamasında önlemler alınmaktadır. Böylece sistemlerde oluşabilecek titreşimler engellenmekte ya da kabul edilebilir seviyelere düşürülebilmektedir. Fakat sistemler üzerinde öngörülemeyen nedenlerle ya da ilk tasarımın iyi yapılamaması sonucu istenmeyen titreşimler oluşabilmektedir. Bu titreşimleri engellemek için sistemler üzerinde değişim yapılamaması ya da yapılacak değişimlerin yüksek maliyetli olması, sistemlere sonradan eklenebilen Dinamik Titreşim Yutucusu (DTY) uygulamalarının ortaya çıkmasına neden olmaktadır. DTY, diğer bir deyişle dinamik kütle damperi, dar bir frekans bandında oluşan titreşimleri yok eden ya da azaltan, en basit şekliyle kütle-yay sisteminden oluşan tek serbestlik dereceli bir sistemdir. Daha önceleri kütle-yay sisteminden oluşan DTY'ler, ilerleyen teknoloji ile birlikte kütle-kirişten oluşan DTY sistemleri olarak da tasarlanmış ve birçok alanda kullanılmaya başlanmıştır. Günümüzde bu sistemler daha ileriye götürülerek sıvı hazneli ve manyetik alan etkili sistemler gibi yeni şekillerde tasarlanmaktadır. Bu tez kapsamında, DTY uygulamaları ve DTY olabilecek yeni sistemler hakkında literatürdeki bilgiler, patentler ve ticari uygulamalar incelenmiş, sonrasında ise seçilen üç sistemin etkinliği deneysel olarak incelenmiştir. Deneysel çalışmalarda; en yaygın kullanılan kütle-yay sistemi olan DTY, 800 ve 1200 rpm'lerde harmonik titreşim yaptırılan bir çamaşır makinası modeli üzerinde incelenmiş ve etkinliği deneysel yöntemler ile belirlenmiştir. Yüksek frekanslarda kütle-yay DTY sisteminde oluşan gürültü ve yay bağlantı noktalarının yüksek frekanslarda maruz kaldığı kuvvet doğrultusunda zarar görebilecek olması, farklı DTY sistemlerine yönelmeye sebep olmaktadır. Bu tezde, geleneksel DTY sistemindeki yayın oluşturduğu mekanik etkilerden uzak durmak adına, yay görevi görebilecek ve üzerinde enerji depolayacak alternatif sistemler araştırılmıştır. Araştırma sonucunda kütle-yay sistemli DTY'ye alternatif olarak sıvılı DTY, manyetik DTY, gazlı DTY gibi sistemlerin tasarlandığı belirlenmiştir. Dolayısı ile bu tez kapsamında manyetik DTY ve gazlı DTY sistemlerinin teorik ve deneysel olarak incelenmesine karar verilmiştir. Mıknatısların aynı yükle yüklü kutuplarının birbirlerini itme kuvvetlerinin ve sıkıştırılan gazların sıkıştırılma yönünün tersine uyguladığı basınç kuvvetlerinin, yay kuvvetleri gibi modellenmesi amaçlanmıştır. Mıknatısların itme kuvvetleri ve gazların sıkıştırıldıklarında oluşan basınç kuvvetleri teorik olarak hesaplanmıştır. Bu iki sistemde oluşan kuvvetler, yer değiştirmenin lineer olmayan fonksiyonları şeklindedir. Lineer olmayan kuvvetleri içeren sistemden elde edilen yay direngenlik katsayısının da sabit olmayacağı aşikârdır. Bu tezde, deplasmana bağımlı yay katsayısına sahip olan sistemin belli bir harmonik titreşim yapması durumunda oluşacak eşdeğer yay katsayısı, Harmonik Denge Metodu ile belirlenmiştir. Bu işlem için Fourier dönüşümü (Fast Fourier Transform, FFT) kullanılarak yapılmıştır. İlk çalışmalar Manyetik Dinamik Titreşim Yutucu (MDTY) üzerine yapılmıştır. MDTY sisteminin eşdeğer yay katsayıları mıknatıslar arasındaki mesafenin ve MDTY kütlesinin deplasman genliklerinin fonksiyonu olarak hesaplanmıştır. Daha sonra bulunan eşdeğer yay katsayıları kullanılarak MDTY'nin doğal frekans değerleri hesaplanmıştır. Hesaplanan sonuçlara göre deplasman genlikleri arttıkça, doğal frekans değerinin arttığı; mıknatıslar arasındaki mesafenin artmasıyla ise doğal frekans değerlerinin düştüğü görülmüştür. Bu bilgiler kullanılarak öncelikle MDTY sisteminin kendisi üzerinde hem deneysel ölçümler, hem de teorik hesaplar yapılmış, MDTY sisteminin doğal frekans değerleri deneysel yöntemlerle bulunmuş ve teorik hesaplar ile karşılaştırılmıştır. Bu karşılaştırma sonucunda, yapılan teorik hesapların doğru olduğu görülmüş ve MDTY sisteminin uygulanmaya hazır olduğuna karar verilmiştir. Daha sonra MDTY sistemi, bir ucu ankastre diğer ucu serbest olan bir çubuk üzerinde, çubuğun 1. doğal frekansına ayarlanmıştır. Çubuğun, MDTY kullanılmadan ve MDTY kullanılarak, deneysel yöntemler ile Frekans Tepki Fonksiyonları (FTF) bulunarak karşılaştırılmıştır. Karşılaştırma sonucunda MDTY'nin etkin bir şekilde çalıştığı görülmüş ve çubuğun doğal frekans değerinde beklenen etkiyi sağladığı gözlemlenmiştir. MDTY sisteminden sonra Gaz DTY sistemi üzerinde çalışmalar yapılmıştır. MDTY sisteminde olduğu gibi Gaz DTY sisteminde de öncelikle Gaz DTY içerisinde bulunan havanın eşdeğer yay katsayısı hesaplanmıştır. Literatürde bulunan gaz teorileri kullanılarak hesaplanan kuvvetler sonucu sistemin eşdeğer katsayısının ve buradan bulunan doğal frekans değerinin, MDTY sisteminde olduğu gibi yutucu kütlesinin yapmış olduğu deplasman genlikleri arttıkça artmakta olduğu belirlenmiştir. Ayrıca bu sistemde kullanılan silindir haznenin eksenel uzunluğunun artması ile doğal frekans değerlerinin azaldığı saptanmıştır. Daha sonraki çalışmalarda, Gaz DTY sisteminin doğal frekans değerlerinin deneysel çalışmalar ile doğrulanması yoluna gidilmiştir. Gaz DTY tasarlanırken, sistem kapalı bir hazne ve bu hazne içerisinde, hazneyi 2 eşit bölmeye ayıran bir yutucu kütlesi şeklinde tasarlanmıştır. Bu tasarımda yutucu kütlesi hazne içerisinde, eksenel yönde, hareket edebilmekte ve haznede oluşan 2 bölme arasında hava geçişini engelleyecek şekilde sızdırmazlık sağlamaktadır. Sızdırmazlığın çok önemli olduğu bu sistemde, sistem tamamen kapalı iken yutucu kütlesi üzerinden ölçüm alınamamıştır. Bu nedenle Gaz DTY sistemi 2 kütle ve 1 yaydan oluşan sistem olarak da modellenmiş ve yay katsayısı olarak teorik hesaplarda bulunan eşdeğer yay katsayısı kullanılmıştır. Bu şekilde hesaplanan doğal frekans değeri ile hazne üzerinden alınan ölçümler karşılaştırılmıştır ve teorik hesapların doğruluğu incelenmiş, deneysel ve teorik sonuçlar arasında, kuru sürtünme ve yağlama nedeniyle, bir miktar farklılık görülmüştür. Deneysel veriler kullanılarak Gaz DTY'deki viskoz sönüm oranı hesaplanmış ve %5 mertebelerinde olduğu belirlenmiştir. Daha sonra gaz DTY sistemi, MDTY sisteminde olduğu gibi, bir ucu ankastre diğer ucu serbest olan bir çubuk üzerinde, çubuğun 2. eğilme titreşim moduna ayarlanmıştır. Çubuğun, gaz DTY kullanılmadan ve gaz DTY kullanılarak, deneysel yöntemler ile elde edilen FTF'leri karşılaştırılmıştır. Karşılaştırma sonucunda gaz DTY'nin etkin bir şekilde çalıştığı görülmüş, çubuğun söz konusu doğal frekansında hem frekans ayrışması yaratmış, hem de ilgili titreşim modlarına önemli oranda sönüm sağladığı belirlenmiştir. Bu tez kapsamında geleneksel, manyetik ve gazlı DTY'lerin etkinliği incelenmiştir. İncelenen manyetik ve gaz sistemlerinin, geleneksek DTY'ler yerine kullanılabileceği görülmüştür. İncelenen bu sistemler yüksek frekanslarda etkin ve gürültüsüz çalışacak şekilde tasarlanabilir. Ayrıca, bu sistemler aktif kontrol sistemleri için de avantajlar sunmaktadır.
-
ÖgeDizel motorlarda dişli darbe gürültüsünün incelenmesi(Fen Bilimleri Enstitüsü, 2015)İçten yanmalı motorların gürültü seviyesi otomotiv sektöründe artan rekabet ve yasal düzenlemeler nedeniyle giderek önemli bir konu haline gelmektedir. Bundan dolayı, otomotiv firmalarında çalışan mühendisler motorlardaki gürültü kaynaklarını tespit edebilmek için çaba sarf etmektedirler. Özellikle seri üretime geçilmeden önce bu gürültü kaynaklarının ana sebebinin belirlenmesi çok önemlidir. Motordaki gürültü kaynakları tasarım aşamasında tespit edildikten sonra motordaki titreşim ve gürültüyü azaltmak için iyileştirmeler yapılmaktadır. Dizel motorların benzin motorlarına nazaran daha gürültülü olarak çalıştıkları bilinen bir olgudur. Esasında bunun nedeni dizel motorlarda yanmanın benzin motorlarına göre yüksek basınçlarda gerçekleşmesidir. Özellikle ağır vasıta dizel motorlarda çok yüksek silindiriçi basınçları oluşmaktadır. Bu yüksek silindiriçi basınçlar dizel motorlardaki mekanik gürültünün de artmasına sebebiyet vermektedir. Ayrıca bu yüksek silindiriçi basınçlardan dolayı dizel motorlarda titreşim ve gürültü seviyeleri benzin motorlarına göre daha yüksek olmaktadır. Sonuç olarak, dizel motorların gürültü seviyesi benzin motorlarına kıyasla daha fazla önem arz etmektedir. İçten yanmalı motorlarda gürültü esas olarak iki grupta incelenmektedir. Bunlar yanma gürültüsü ve mekanik gürültülerdir. Motorlarda zaman ayar dişlileri mekanik gürültüye neden olan en önemli parçalarından biridir. Özellikle ağır vasıta motorlarda krank milinden kam miline ve diğer tahrik edilen motor parçalarına güç ve kuvvet aktarımı dişli sistemleriyle gerçekleştirilebilmektedir. Bunun nedeni ağır vasıta motorlarda aktarılan kuvvet ve gücün yüksek olmasıdır. Kayış veya zincir sistemlerinin kullanılması bu denli yüksek güç ve kuvvetlerin krank milinden kam miline aktarılmasında fiziksel kısıtlamalar nedeniyle mümkün olmamaktadır. Aksi takdirde zincir ve kayış sistemleri kullanıldıklarında, yüksek kuvvetlerden dolayı bu sistemlerde dayanım ve ömür problemlerinin oluşacağı aşikardır. Temel olarak, dişli gürültüsü iki gruba ayrılmaktadır. Bu gürültüler dişli tıkırdama (rattle) ve dişli uğultu (whine) gürültüsüdür. Bu tez çalışmasında bu iki gürültüden biri olan dişli tıkırdama gürültüsü incelenmiştir. Dişli tıkırdama gürültüsünün ana nedeni dişliler arasındaki boşluktan kaynaklı çarpma olduğu için bu tez kapsamında dişli darbe gürültüsü olarak ifade edilmiştir. Ayrıca tıkırdama şanzımanlarda yüksüz dişlilerde gevşek parça titreşmesi olarak ifade edildiği için, motorlardaki zaman ayar dişlileri için dişli darbe gürültüsü ifadesinin kullanılmasının daha uygun olacağına kanaat getirilmiştir. Bununla birlikte motorlarda tam yük durumunda zaman ayar dişlilerinde en yüksek darbe gürültüleri oluşmaktadır. Bu açıdan bakıldığında şanzımanlardaki yüksüz dişlilerde oluşan tıkırdama gürültüsüyle motor zaman ayar dişlilerinde tam yükte etkisi daha fazla gözüken darbe gürültüsü birbirinden ayrılmaktadır. Diğer önemli dişli gürültüsü olan dişli uğultu gürültüsü dişli kavrama frekansıyla ilişkilidir. Dişli uğultu gürültüsü dar bant bir gürültüdür; başka bir deyişle tonal bir karaktere sahiptir. Bu gürültü tipi motor dönüş hızına bağlı olduğu için mertebe takibi metoduyla teşhis edilmesi dişli darbe gürültüsünün tespit edilmesine göre daha kolaydır. Çünkü dişli darbe gürültüsü geniş bantlı bir gürültüdür. Ayrıca bu gürültünün frekansı motor hızına bağlı olarak da değişmez. Bundan dolayı mertebe takibi metoduyla motorlardaki dişli darbe gürültüsünün tespiti mümkün değildir. Özetle motorlarda dişli darbe gürültüsünün tespit edilmesi oldukça zordur. Dişli darbe gürültüsünün oluşmasındaki ana neden dişli çiftlerinin birbirleri arasındaki teması kaybederek dişli boşlukları arasında birbirlerine göre göreceli olarak yaptıkları hareketlerdir. Dişlilerin birbirleri arasındaki teması kaybederek yaptıkları bu göreceli hareketler dişliler arasında çarpmaya neden olmaktadır. Bu çarpma da dişlilerdeki darbe gürültüsünün oluşmasının nedenidir. Bunlarla birlikte dişlilerdeki hız, tork dalgalanmaları ve burulma titreşimleri dişlililer arasında oluşan çarpma kaynaklı darbe gürültüsünü tetiklemektedir. Dizel motorlardaki yük durumu dişli darbe gürültüsünün yayılması üzerindeki diğer bir önemli faktördür. Motor yük durumu arttıkça dişli darbe gürültüsü yüksüz duruma göre daha yüksek seviyede olmaktadır. Öte yandan, dişli darbe gürültüsü rölanti çalışma koşulunda daha duyulur hale gelmektedir. Bunun nedeni ise yüksüz ve düşük hız durumlarında yanma gürültüsünün ve diğer gürültülerin etkisini kaybetmesidir. Böylelikle dişli darbe gürültüsü, yanma gürültüsüyle ve diğer gürültülerle maskelenemeyerek duyulabilir hale gelmektedir. Bu tezin ana amacı dizel motorlardaki dişli darbe gürültüsü üzerinde etkili olan faktörlerin belirlenmesi ve dişli darbesinin arka planındaki teorinin ortaya konulmasıdır. Tezin ikinci bölümünde dişli dinamiği, dişli darbesi, dişli gürültü ve titreşimi ile ilgili teorik bilgiler verilmiştir. Altı silindirli bir motor için krank milinin burulma titreşimi analizi izah edilmiştir. Ek olarak krankşaft burulma titreşimi analizinin teori kısmında anlatılmasının nedeni krankşaft burulma titreşimi üzerinde etkili olan faktörün dişli darbesi üzerinde de etkili olmasındandır. Deneysel çalışmaların incelenmesinde kullanılmak üzere titreşim ve akustik analiz metotları da bu bölümde gösterilmiştir. Dizel motorlarda dişli darbe gürültüsü üzerinde etkili olan parametrelerin tespiti için altı silindirli bir ağır vasıta motor üzerinde yapılan sayısal ve deneysel çalışmalar sırasıyla tezin üçüncü ve dördüncü bölümlerinde detaylıca anlatılmıştır. Bahsi geçen altı silindirli ağır vasıta motorun zaman ayar dişlilerinin hepsi alın dişlilerden oluşmaktadır. Helisel dişlilerden oluşan zaman ayar dişlileri bu tez kapsamında incelenmemiştir. Motor zaman ayar dişlilerindeki darbe seviyesinin belirlenmesi için sayısal çalışmalardan ilki özel bir metot olan çarpma itme (impact impulse) metoduyla yapılmıştır. Bu metotta fizik derslerinden temel olarak bilinen itme – momentum prensibi kullanmaktadır. Dişliler arasında çarpma esnasında oluşan kuvvetin çarpma süresi boyunca integralinin alınmasıyla çarpma itme değerleri elde edilmektedir. Ayrıca bu metot sayısal olarak zaman ayar dişlilerinde darbe açısından kritik dişli çiftlilerinin belirlenmesine yardımcı olmaktadır. Altı silindirli dizel motorda yapılan çarpma itme analiziyle krankşaft dişlisi ve krankşaft avare dişlisi arasında oluşan darbe seviyesinin en yüksek değere sahip olduğu belirlenmiştir. Aslında bunun nedeni krankşaftının üzerindeki burulma titreşimlerinin ve hız düzensizliğinin diğer dişlilere göre daha fazla olmasındandır. Bunlardan başka motor zaman ayar dişlilerinin darbeleri üzerinde etkili olan parametrelerden dişli yükleme etkisi, yakıt pompası fazlama etkisi, motor hızı etkisi ve dişli boşluğu etkisi çarpma itme metotu analiziyle incelenmiştir. Bu analizlerle yakıt pompası fazlamasının ve dişli yüklemenin dişli darbe gürültüsü üzerinde en fazla etkiye sahip olduğu tespit edilmiştir. Dişli yüklemesinin dişli darbe gürültüsünü azaltma yönünde etkisi olduğu gözlemlenmiştir. Yakıt pompası fazlamasının ise fazlama açısına göre dişli darbe gürültüsü üzerinde olumlu veya olumsuz etkisi olabilmektedir. Sonuç olarak ise dişli yükleme ve yakıt pompası fazlamasının, dişli boşluğuna kıyasla dişli darbe gürültüsü üzerinde daha fazla etkisi olduğu görülmüştür. Motor zaman ayar dişlilerindeki darbe gürültüsünün incelenmesi için deneysel çalışmalar motor akustik dinamometresinde ve araç üzerinde yapılmıştır. Altı silindirli dizel motorun darbe gürültüsü kaynakları akustik kamera kullanılarak motor akustik dinamometresinde tespit edilmiştir. Ayrıca ivmeölçer ve mikrofon ölçümleriyle de akustik kamera ölçümleri doğrulanmıştır. Akustik kamera ölçümleriyle motorda zaman ayar dişlilerin bulunduğu taraf olan motorun arka tarafı en yüksek gürültü seviyesine sahip bölge olarak belirlenmiştir. Ayrıca darbe gürültüsüne neden olan frekanslar da akustik kamera, ivmeölçer ve mikrofon ölçümleriyle belirlenmiştir. Sayısal çalışmalarda kullanılan çarpma itme analizlerine benzer şekilde yakıt pompası fazlaması ve dişli boşluğu etkileri motor akustik dinamometresinde, dişli yükleme, dişli boşluğu ve motor hızı etkileri ise araç üzerinde deneysel olarak incelenmiştir. Sonuç olarak yakıt pompası fazlamasının ve dişlilerin yüklenmesinin dişli darbe gürültüsü üzerinde çok önemli etkisi olduğu deneysel olarak ispatlanmıştır. Ayrıca yağ pompasına güç aktaran dişli çiftinin dişli boşluğunun azaltılmasının darbe gürültüsü üzerinde az bir etkisi olduğu gözlemlenmiştir. Bununla birlikte, kritik dişli çiftlerinde dişli boşluk değerlerinin kaydırılabilir avere dişlisiyle değiştirilmesinin dişli darbe gürültüsü üzerinde dikkate değer bir etkisi olduğu gözlemlenmiştir. Dişli boşluğu arttıkça dişli darbe gürültüsünün de parelel bir şekilde arttığı görülmüştür. Sonuç olarak dişli boşluğunun darbe gürültüsü üzerinde etkisinin kritik dişlilerde daha fazla olduğu görülmektedir. Motor silindirleri arasında oluşan basınç farkları krankşaft üzerindeki burulma titreşimlerini arttıran önemli faktörlerdendir. Motor dinamometresi testleri kapsamında silindiriçi basınçlar da ölçülmüştür. Sonuç olarak silindirler arasında basınç farklılıklarının oluştuğu deneysel olarak gözlemlenmiştir. Motor zaman ayar dişlilerin bulunduğu muhafazalar dişli darbe gürültüsünün yayılmasında önemli rol oynamaktadırlar. Muhafazalar üzerine kaburga tasarımı yapılarak yapısal davranışları değiştirilebilmektedir. Bu amaç doğrultusunda değişik tasarımdaki muhafazalar üzerinde çekiç testi yapılarak muhafazaların yapısal davranışları incelenmiştir. Muhafazaların yapısal davranışlarının değişik tasarımlarla dikkat çekici bir şekilde değiştiği görülmüştür. Özellikle darbe frekanslarıyla çakışan muhafazaların doğal frekansları, tasarım değişiklikleriyle kontrol edilebilmektedir. Teori bölümünde gösterilen krankşaft burulma titreşimi analizi sayısal ve deneysel çalışmalarla da yapılmıştır. Motor ateşleme frekansının temel harmoniğinin burulma titreşimleri üzerinde tetikleyici unsur olduğu sayısal ve deneysel çalışmalarla gösterilmiştir. Benzer şekilde, ileri sinyal işleme yöntemlerinden olan envelope analizi ve cepslope (cepstrum + envelope) analiziyle de motor ateşleme frekansının tekrarlamasının dişli darbe gürültüsü üzerinde tetikleyici bir etkiye sahip olduğu gösterilmiştir. Sonuç olarak, 6 silindirli bir motor için 3 olan motor mertebesinin dişli darbesini tetiklediği ispatlanmıştır. Tezin sonuç kısmında sayısal ve deneysel çalışmalarla elde edilen sonuçlar detaylı olarak ele alınmıştır. Motor zaman ayar dişlileri için yazarın tasarım önerileri ve gelecekte bu konuyla ilgili yapılabilecek çalışmalar ifade edilmiştir.