Theses supervised by Prof. Dr. Nusret Sefa Kuralay
11 theses · Dokuz Eylül University
Ticari karayolu taşıtlarında kullanılan yavaşlatıcı (retarder) frenlerin aracın tahrik sistemine etkisinin araç dinamiği ve malzeme mukavemeti açısından incelenmesi
Bu çalışmada yavaşlatıcının (retarder) taşıt tahrik sistemi üzerine olan dinamik etkileri incelenmiştir. Taşıt aktarma organlarının (kavrama, tahrik mili, yavaşlatıcı, diferansiyel ve aks mili ) bir matematiksel modeli kurularak, oluşturulan hareket denklemleriyle yavaşlatıcı etkisi teorik olarak hesaplanmış ve bu sonuçlar test çalışmaları karşılaştırılmıştır. Hareket denklemlerinin sayısal integrasyonuna bağlı olarak elde edilen teorik sonuçların tahrik sistemindeki etkilerini incelemek üzere, sonlu elemanlar yöntemi kullanılarak aks dişlileri, diferansiyel dişli taşıyıcı ve aks millerinin malzeme mukavemeti ve işletme ömrü açısından incelemesi gerçekleştirilmiştir. Temassız gerilme ölçüm sistemi kullanılarak elde edilen ölçüm verileri ile teorik sonuçlar karşılaştırılmıştır. Ayrıca yavaşlatıcının taşıt yönlenme davranışına olan etkileri test yöntemiyle tespit edilmiştir. Hareket denklemlerinin çözümü için MATLAB Simulink tabanlı program ve alt programlar oluşturulmuştur. Tahrik sistemi bileşenlerinin katı modellemesi Catia V5 R19, sonlu elemanlar analizleri için ANSYS V12.1 ticari programları kullanılmıştır.
Bağımsız askı sistemi dinamik davranışının matematik taşıt modeli üzerinde sayısal incelenmesi
Bu çalışmada, bağımsız askı sistemlerinin kinematik karakteristiklerinin, taşıtın viraj davranışı üzerindeki etkileri incelenmiştir. Taşıt gövdesi ile tekerleklerin hareketlerinin, ikinci derece diferansiyel denklem ifadeleriyle açıklandığı beş kütleye ve onbir serbestliğe sahip bir matematik model yardımıyla, MATLAB® tabanlı bir simülasyon programı oluşturulmuştur. Bağımsız askı sistemi geometrisindeki değişimlerin, taşıtın viraj karakteristikleri üzerindeki etkileri araştırılmıştır.
Torsen diferensiyelinin taşıt seyir dinamiğine etkisinin bir matematiksel taşıt modeli yardımıyla sayısal incelemesi
Bu çalışmada, Torsen diferansiyelinin taşıt seyir dinamiği karakteristiğine etkileri incelenmiştir. Bunun için, taşıt gövdesi ile tekerleklerin uzaydaki hareketlerinin ikinci derece diferansiyel denklem ifadelerini temel alan beş kütleli ve onbeş genel koordinatla kinematik ve kinetik olarak ifade edilebilen bir matematiksel model yardımıyla, MATLAB® tabanlı bir simülasyon programı oluşturulmuştur. Bağımsız askı sistemi, taşıt gövdesi, güç iletim sistemi ve lastik tekerlek gibi alt bölümlerden oluşan bu programdan yararlanılarak, taşıt tekerleklerinin tutunma katsayısındaki değişimin, tahrik konfigürasyonu, diferansiyel moment dağıtım oranı gibi parametrelere bağlı olarak, taşıtın doğrusal hareket ve özgül yönlenme karakteristiklerine etkileri araştırılmıştır.
Ticari taşıtlarda kullanılan jantlarda dinamik işletim yükü altında oluşan yorulma ömrünün bilgisayar destekli belirlenmesi
Bu çalışmada, ticari taşıtlarda kullanılan çelik jantların dinamik işletim yükü altında oluşan yorulma ömrü incelenmiştir. Sonlu eleman analizi sonuçları ve hesap yöntemi yardımıyla, jant üzerinde gerilme yığılması meydana gelen bölgeye ait Wöhler diyagramı oluşturulmuş ve yorulma ömrü hesaplanmıştır. Jant prototiplerine uygulanan testler ile ortaya çıkan yorulma ömrü ve hesaplanan değerler arasındaki ilişki araştırılmıştır.
12 tonluk bir 4x4 yol dışı (off-road) aracı için ön bağımsız askı sisteminin bilgisayar destekli tasarımı ve optimizasyonu
Bu çalışma ile yol dışı (off-road) kullanılan 12 tonluk bir aracın çift enine yön vericili bağımsız ön askı sistemi kinematik ve mekanik olarak incelenmiştir. Çalışmanın ilk kısmında askı sisteminin kaster açı, kamber açı, dingil pimi açı, ön iz açı, iz genişliği ve yönlendirme açı değişimleri gibi kritik kinematik değerleri MSC AdamsTM programı vasıtası ile kontrol edilmiştir. Takip eden bölümde askı sisteminin farklı yol koşullarında maruz kalacağı kuvvetler için yapısal sonlu elemanlar analizleri yapılmıştır. Bu analizler ANSYS Workbench vasıtası ile gerçekleştirilmiştir. Elde edilen yapısal analizler sonucu askı sistemini en çok zorlayan yol koşulu saptanmıştır. Tespit edilen yol koşuluna göre askı sistemi elemanları üzerinde kütle optimizasyonu yapılmıştır. Kütle optimizasyonu sonucu oluşan model aynı durum için yapısal analiz ile kontrol edilmiştir. Tüm bu çalışmalar sonucu askı sisteminin üretim öncesi final tasarımı belirlenmiştir.
Bağımsız süspansiyonlu bir askeri taşıtın yönlendirme mekanizmasının bilgisayar destekli kinematik ve mekanik tasarımı
Bu çalışmada, yol dışı (off-road) kullanılan bağımsız askı sistemine sahip bir aracın yönlendirme sistemi, araç kullanım isterleri doğrultusunda optimize edilmiştir. Optimizasyon sonrasında aracın dönüş yarıçapı ve simetriklik kontrolleri yapılmıştır. Araç direksiyon sistemi tasarımında kazıma momenti hesabı ile araç tekerleklerinin dönebilmesi için ihtiyaç duyulan direksiyon kutusu momenti hesaplanmıştır. Aracın yarım taşıt ve tam taşıt çoklu cisimler dinamiği modeli (ÇCD) MSC Adams View ve MSC Adams Car programlarında oluşturulmuştur. Tam taşıt simülasyonlarının ardından tasarlanan parçaların yapısal sonlu elemanlar analizleri ANSYS Workbench vasıtası ile yapılmıştır
Araç taşıt karoserisinin çarpışma mekaniği açısından bilgisayar destekli analizi ve optimizasyonu
Araçlarda sürücü ve yolcuların güven içerisinde yolculuk yapabilmeleri için, kabin darbe direncinin belirlenmesi ve çarpışma testi prosedürlerinin yerine getirilmesi gün geçtikçe önem kazanmıştır. Bu nedenle araç üreticileri, araç kabini için yaptıkları analiz ve kabin darbe testleri ile daha tasarım aşamasında olası kaza anındaki yapısal davranışını öngörmekte ve bu verilere göre iyileştirme çalışmalarını yürütmektedir. Bu çalışmada, ECE-R29/3 standartlarına uygun olarak test platformu tasarımı ve 4x4, 6x6 ve 8x8 tahrikli özel amaçlı bir ağır hizmet aracı kabininin, önden dik ve yandan açılı çarpma ile üstten statik yükleme koşulları için sonlu elemanlar yöntemiyle analizi gerçekleştirilmiştir. Analiz verileri ile fiziksel test verileri karşılaştırılmış ve kabinin kritik noktaları için tasarım değişikliğine gidilerek iyileştirme çalışmaları yürütülmüştür. Tasarlanan darbe test düzeneği ile elde edilen kabin deformasyon sonuçlarına göre kabinin darbe dayanımının ağır taşıt için uygun olduğu belirlenmiştir.
Doğrudan metanollü yakıt piline dayalı hibrit taşıt tahrik sistemi için yarı-teorik model geliştirilmesi ve simülasyonu
Yüksek yakıt ve enerji sarfiyatının önüne geçmek ve taşıt kaynaklı egzoz emisyon değerlerin azaltılmasına yönelik çalışmalar otomotiv sektöründe önemli bir yere sahiptir. Bu amaca yönelik olarak taşıtlarda, sadece petrol türevli bir yakıtın kullanımı yerine batarya, kapasitör veya yakıt pili gibi birden fazla temiz enerji kaynağının tek başına veya birlikte kullanılabildiği elektrikli veya hibrit tahrik sistemleri geliştirilmektedir. Bu çalışmada, doğrudan metanollü yakıt piline dayalı hibrit bir taşıt tahrik sisteminin Yarı-Teorik modeli geliştirilerek, araç için uygun hız profili ve işletme stratejisine göre bu tahrik sisteminin simülasyonu gerçekleştirilmiştir. Bu kapsamda, enerji kaynağı olarak hibrit tahrik sisteminde ele alınan batarya için matematiksel model kullanılmış, doğrudan metanollü yakıt pili için ise hem bir boyutlu yakıt pili modeli geliştirilmiş hem de deneysel çalışmalar gerçekleştirilmiştir. Deney ve modeller ile belirlenen tahrik sistemi yapı elemanlarının karakteristik özelliklerine göre bir taşıt için işletme stratejisi oluşturularak yakıt pili ve batarya arasındaki çalışma ilişkisi ifade edilmiştir. Sistemin simülasyonu ile hibrit taşıtın tüm komponentlerinin çıkış parametreleri belirlenerek taşıt performansı ve bu performansa etki eden faktörler incelenmiştir. Doğrudan yakıt piline dayalı hibrit tahrik sistemi için geliştirilen yarı teorik modelin simülasyonu ile hem konvansiyonel taşıtlara göre daha çevreci ve verimli bir taşıtın çalışması ve performansı analiz edilmiş hem de teorik modele göre daha doğru, deneysel çalışmalara göre ise daha basit bir model geliştirilerek araştırmacılara sunulmuştur.
Motorlu taşıtlarda kullanılan kendinden ayarlı debriyajlar için ayar mekanizmasının bilgisayar destekli tasarlanması, test edilmesi ve doğrulaması
Bu çalışmada, binek araçlarda kullanılan kuru sürtünmeli debriyajların debriyaj baskısının matematik modellemesi ve tasarımı yapılmıştır. Motor verileri, volan ölçüleri, debriyaj alt merkezi stroğu gibi bazı parametrelerin değiştirilemeyeceğinden tasarımda bu verilere sadık kalınmıştır. Debriyaj baskısı çapı, debriyaj disk kalınlığı, baskı rulmanı stroku, ayırma mesafesi baskı kuvveti belirlenmiştir. Bileşenlerin katı modelleri oluşturulup, sonlu elemanlar yöntemiyle analizleri yapılarak ürün kontrolü sağlanmıştır. Sonrasında da fiziksel kuvvet ölçümleri yapılarak onaylanmıştır. İkici aşamada ise özgün olarak ayar mekanizması tertibatı tasarımı yapılarak katı model ortamında debriyaj sistemine akuple edilmiştir. Ayar mekanizmasının sağlaması gereken kuvvet dengeleri hesaplanarak uygulanması gereken yaylar tayin edilmiştir. Parçaların tasarım sürecinde üç boyutlu modelleme programı Unigraphics NX 11 paket yazılımı ve analizleri de başka bir paket yazılım olan ANSYS Workbench (18.2) yazılımıyla yapılmıştır. Tasarımı yapılırken tamamen özgün bir ürün olmasına, yapının güvenilir olmasına, montaj ve bakımın kolay yapılmasına dikkat edilmiştir.
Dört akslı bir ağır hizmet aracına ait fren sisteminin bilgisayar destekli tasarım ve analizi
Günümüzde Dünya nüfusunun artması, teknolojik gelişmelerin hızla ilerlemesi ve insanların hızlı seyahat etme talebinin artması nedeniyle havaalanlarının kullanımı ve gelişimi büyük bir hızla artmıştır. Bu gelişim ve büyüme neticesinde aynı oranda emniyet tedbirlerinin de arttırılması zorunlu hale gelmiştir. Uluslararası Sivil Havacılık Örgütü (ICAO) iniş ve kalkış yapabilen uçak tiplerine göre havaalanlarını çeşitli kategorilere ayırmış, bu kategoriler ışığında ise havaalanının bulundurması gereken yangın söndürme ve kurtarma donanımı veya taşıtının miktarını ve kapasitesini belirlemiştir. Belirtilen görevde çalışan taşıtlar ARFF (Aircraft Rescue and Fire Fighting) olarak isimlendirilmiştir. Bu çalışmada, dört akslı ve tüm akslarından tahrikli bir ARFF taşıtına ait fren sisteminin ilgili standartlar uyarınca gereklilikleri sağlayabilmesi için gereken tasarım ve boyutlandırma çalışması yapılmıştır. Taşıtın tekerleklerine teçhiz edilecek olan fren donanımın yanı sıra, motor freni ve sürekli yavaşlatıcı yapı elemanları için de hesaplama ve seçim yapılmıştır. Tüm bu seçimler ve hesaplamalar neticesinde taşıt üzerine konumlandırılan donanım standarttaki yönergeler uyarınca test edilmiştir. Test edilen donanımın tüm gereksinimleri her koşulda fazlasıyla sağladığı onaylanmıştır.
İki aksı yönlendirilebilen üç akslı ağır hizmet aracı yönlendirme sisteminin bilgisayar destekli tasarımı ve analizi
Bu çalışmada, sabit akslı bir 6x6 ağır hizmet aracı için yönlendirme sistemi tasarımı hesaplama çalışması gerçekleştirilmiştir. Üç akslı bu araçta birinci ve üçüncü akslardan yönlendirme gerçekleştirilebilmektedir. Ackermann hatası müsaade edilen sınırlar içinde kalacak şekilde, birinci ve üçüncü aks yönlenme sistemi üç boyutlu tasarlanmıştır. Ardından sistemi oluşturan mekanizmanın zinciri oluşturulmuş ve kinematik analizi yapılmıştır. Her iki aksta kullanılan yardımcı ve ana hidrolik silindirlerin kapasite değerleri belirlenerek gerekli olan debi, piston çapı vb. değerler hesaplanmıştır. Son olarak geometrik olarak nihai halini almış sistemin yapı elemanları sonlu elemanlar yöntemi ile gerilmeler açısından kontrol edilmiştir.