Theses supervised by Prof. Dr. Kenan Yüce Şanlıtürk
11 theses · İstanbul Technical University
Kompresör kabuğunun sayısal ve deneysel analizi
Dünya pazarında buzdolabı üreticileri birbirleriyle kalite, yeni teknoloji, gıdaların daha uzun süre saklanabilmesi, buzdolabı iç-dış tasarımı, enerji seviyesi ve ses gücü düzeyi gibi birçok konuda çok aktif bir biçimde rekabet halindedir. Artan rekabet koşullarında firmalar tüketici beklentilerini karşılayacak faaliyetler geliştirmek, fakat bunu minimum maliyetle gerçekleştirmek zorundadır. Gürültü denetim politikaları ve müşteri beklentileri göz önüne alındığında buzdolabı kompresörlerine ait ses ve titreşim seviyeleri önem kazanmaktadır. Kompresör kaynaklı titreşimler, buzdolabındaki gürültünün en önemli nedenlerinden biri olup, özellikle kompresör içindeki mekanik hareketin yaratmış olduğu titreşim ve bu titreşimin çeşitli yollarla kompresör kabuğuna iletilmesi sonucunda oluşan gürültü, buzdolabı gürültü seviyesini önemli oranda etkiler. Buzdolaplarının aşırı titreşimlere maruz kalması ile müşteri konforu açısından istenmeyen sesler yani gürültü artışı haricinde, bu titreşimlere bağlı arızaların oluştuğu da bilinmektedir. Bu tez kapsamında öncelikle buzdolabı ile ilgili temel bilgiler araştırılıp, buzdolabındaki baskın gürültü kaynakları belirlenmiş ve bu gürültü kaynaklarıyla ilgili literatür araştırması yapılmıştır. Yapılan araştırmalar sonucunda, zaruri bir ihtiyaç olan buzdolaplarında görülen titreşim ve gürültü probleminin araştırmacıları daha sessiz ve daha düşük titreşim seviyelerine sahip ürünler meydana getirme yoluna yönelttiği görülmüştür. Buzdolaplarında baskın gürültü kaynaklarından biri olan kompresörün titreşim ve gürültü problemlerinin giderilmesi ile ilgili farklı uygulamalar bulunmasına karşın, yapılan literatür araştırmasında genelde türbin kanatlarında kullanılan sürtünmeli sönümleyici uygulamasının kompresörlerde kullanımının yaygın olmadığı tespit edilmiştir. Bu sebeple bu tez kapsamında kuru sürtünme kaynaklı sönümleyici kullanımı ile kompresör titreşim ve gürültü seviyelerinin düşürülmesi amaçlanmıştır. Bunun için öncelikle tek ve çok serbestlik dereceli sistemler incelenmiş ve temel ses konuları hakkında bilgi toplanmıştır. Kompresör kabuğunda gerçekleştirilecek çalışmaların anlamlı olabilmesi için öncelikle mevcut durumun tespiti gerekmiştir. Bunun için ilk önce Sonlu Elemanlar Metodu ile kompresörün sayısal modeli oluşturularak kompresörün dış muhafazasını oluşturan alt ve üst kabuk ayrı ayrı ve birleşik durumda analiz edilmiş ve modellenen kompresör kabuklarının doğal frekansları, mod şekilleri ve Frekans Tepki Fonksiyonları (FTF) hesaplatılmıştır. Kompresörün mevcut titreşim ve gürültü davranışının deneysel olarak belirlenmesi için öncelikle kompresör alt ve üst kabuklarına çekiç testi yapılarak kabukların FTF'leri ölçülüp doğal frekans değerleri elde edilmiştir. Ölçülen FTF'lerin bir modal analiz yazılım programında işlenmesi ile mod şekilleri elde edilmiştir. Daha sonra kompresörün mevcut akustik davranışlarının tespiti için iki farklı tipteki kompresörün solo ses gücü düzeyi ölçülmüştür. Ayrıca bu iki kompresörden biri, buzdolabı kabin dibi bölgesine yerleştirilerek buzdolabının da toplam ses gücü düzeyi ölçülmüştür. Ölçülen bu değerler, ileride yapılacak çalışmaların mevcut durumla karşılaştırılmasında referans değerler olarak kabul edilecektir. Kompresördeki mevcut durumun tespiti için uygulanan üçüncü ve son çalışma ise buzdolabında kompresör kaynaklı gürültünün kompresörün hangi bölgesinden kaynaklandığını belirlemek amacıyla yapılan akustik kamera ölçümüdür. Bu sayede kompresör kaynaklı gürültünün kaynağı ve baskın olduğu frekans bölgeleri elde edilmiştir. Oluşturulan sayısal ve deneysel modellerin birbiriyle uyumlu olup olmadığını ve elde edilen sonuçların tutarlılığını tespit etmek amacıyla öncelikle sayısal ve deneysel modelde aynı yerden alınan bazı FTF verileri karşılaştırılmış ve birbiriyle uyumlu olduğu görülmüştür. Daha sonra her iki analizde alt ve üst kabuklar için elde edilen doğal frekans değerleri ve mod şekilleri karşılaştırılmıştır. Elde edilen doğal frekans değerlerinde özellikle alt kabuk için kısmi sapmalar olsa da, hem doğal frekans değerleri hem de mod şekillerinin birbirleriyle uyumlu olduğu görülmüştür. Kompresör alt ve üst kabuklarının birleşik halde bulunduğu durumda modeller arasında karşılaştırmanın yapılabilmesi için Operasyonel Koşullarda Titreşim Şekli (OKTŞ) yöntemi kullanılarak doğal frekans değerleri elde edilmiştir. Bu metodun ölçümler esnasında sağladığı en önemli avantaj, yapıya herhangi bir harici kuvvet uygulanmadan gerçekleştirilebilmesidir. Bu nedenle yöntemin uygulanması sırasında herhangi bir kuvvet sinyalinin ölçülmesine gerek yoktur. Modal parametreleri bulmak sadece kompresör kabuğu üzerinden alınan cevap (ivme) verilerine dayanmaktadır. Buzdolabı kabin dibi bölgesinde ve kompresörde bulunan bazı kısıtlar sebebiyle sadece üst kabuk bölgesine uygulanan bu yöntem sonucunda elde edilen veriler ile sayısal analiz sonuçlarından elde edilen bazı mod şekillerinin birbirleriyle uyumlu olduğu görülmüştür. Gerçekleştirilen üç farklı karşılaştırma yöntemiyle, oluşturulan sayısal ve deneysel modellerin birbirine yeter derecede yakınsadığı sonucuna varılmıştır. Gerçekleştirilen sayısal ve deneysel analizler sonucunda kompresör kabuğu üzerinde belirlenen kritik bölgelerde sürtünmeli sönümleyici kullanılması amaçlanmıştır. Bu kapsamda ilk olarak sabit bir sürtünmeli sönümleyici, kompresörde belirlenen bölgeye yerleştirilmiş ve hem solo kompresör ses gücü düzeyi (SGD) hem de buzdolabı toplam ses gücü düzeyi ölçülmüştür. Bu yöntem ile kompresörün solo SGD'sinde 1.6 dBA, buzdolabı toplam SGD'sinde ise 0.3 dBA seviyesinde bir düşüş sağlanmıştır. Ölçülen buzdolabında düşük frekanslardaki sesin daha baskın olması sebebiyle gerçekleştirilen iyileşme buzdolabı toplam SGD'sine yansımamıştır. Bu sürtünmeli sönümleyicinin sabit normal kuvvette kullanılıyor olması sebebiyle daha etkin bir şekilde kullanılıp kullanılamayacağını tespit etmek amacıyla alternatif bir çözüm önerisi sunulup sönümleyici kuvveti ayarlanabilir olarak tasarlanmıştır. Ayarlanabilir sürtünmeli sönümleyicinin belirlenen iki farklı bölgede kullanılması ile solo kompresör SGD'sinde 2.1 dBA'lık bir düşüş sağlanmış olup, kabuğun titreşim genlikleri azaltılmıştır. Kompresör kabuğu üzerindeki titreşimleri ve gürültüyü azaltmak için önceki uygulamalardan farklı olarak, kompresör alt ve üst kabuklarının birleşim bölgesinde kemer şeklinde şerit metal yay kullanılmış ve kuru sürtünmeli alan oluşturulmuştur. Bu sayede iki farklı tip kompresör üzerinde denenen yöntem ile bir kompresörün toplam solo SGD'si 1.5 dBA; diğer kompresörün toplam solo SGD'si ise 1.8 dBA düşürülmüş olup kabuktan alınan titreşim genlikleri de azaltılmıştır. Yukarıda özetlenen alternatif çözüm önerilerinden farklı olarak, kompresör kabuğunda daha fazla ve daha farklı bölgelerde titreşim sönümü gerçekleştirilebilmesi için baskı yüzüğü kullanımı önerilmiştir. Bu yöntemin kompresör kabuğunda uygulanması ile kabuk titreşim genliklerinde diğer yöntemlere göre daha fazla miktarda düşüş sağlanmıştır. Kompresör kabuğu titreşimlerinin belirli frekans bantlarında kontrol edilebilmesi için önerilen diğer bir yöntem de kompresör kabuğunun çok katmanlı kullanımıdır. Katmanlı kompresör kabuğu tasarımlarında kabuk yüzeyleri arasında özellikle temasın sağlanması istenmektedir. Bu sayede kabuk saclarının birbirine sürtünerek titreşim enerjisini azaltması beklenmektedir. Tez kapsamında kompresör üst kabuğunun iki katmanlı üretilmesi ile oluşturulan kompresörün SGD'si ölçüldüğünde, gerçekleştirilen prototip üzerinde 1.8 dBA'lik bir düşüş sağlanmıştır.
Pratik uygulamalar için operasyonel iletim yolu analizi'nin değerlendirilmesi
Although the design process and manufacturing technology of complex mechanical systems, e.g. automotive and large home appliances, have been improved, the need for vibration and noise reduction has become even more important. In this sense, Transfer Path Analysis (TPA) – also defined as Source Path Contribution (SPC) Analysis – can be used for the identification of significant vibration source(s) and related vibro-acoustic transmission path(s) in a system to solve the Noise-Vibration-Harshness (NVH) problems and to improve the vibro-acoustic design. Conventional TPA methods are based on overall signal synthesizing, where a contribution is computed from a multiplication of source strength and the Transfer Function (TF) from the source to the receiver. As these methods need identification of TFs between input and output variables as a separate process, they are more time consuming relative to the alternative methods. Furthermore, as the source strengths, also stated as operational input loads, cannot be determined directly but require the use of one of the indirect methods (e.g. Matrix Inversion Method (MIM), Dynamic Stiffness Method (DSM), etc.), conventional TPA methods results in additional uncertainties and less reliable results. Therefore, an alternative approach to classical or traditional TPA methods has been proposed in the mid 2000's. This new method, named as Operational Transfer Path Analysis (OTPA), is based upon signal decomposition technique. Within this approach, the TFs are directly estimated directly from measured operational data without the need for performing separate task for this purpose. Besides, the transmissibility function (the ratio of two responses) is generally used for the operational TFs instead of force to response TFs. In summary, OTPA is more practical than conventional TPA methods because of requiring operational measurements only and reducing total measurement time and effort. The main purposes of this thesis are (i) to implement the OTPA procedure using the MATLAB code, (ii) to verify implemented OTPA procedure using a simple flat plate test case and (iii) to apply the OTPA to a washing machine. To achieve the objectives, a literature survey including the classical TPA and OTPA methods is performed first and presented in the first chapter. Following this, in the second chapter, the theoretical background of these two methods is explained in detail. To quantify various source(s) and/or transfer path(s) contributions, the background theory of classical TPA consists of two main stages: identification of Frequency Response Functions (FRFs) and determination of operational loads. Determination of operational loads is examined under two subsections as indirect methods for structural and acoustical operational loads, respectively. For the OTPA method, the theory is firstly introduced as a Least-Square Algorithm (LSA) problem for the estimation of TFs (or FRFs). Then, the enhanced version of the OTPA theory is presented, which makes use of Singular Value Decomposition (SVD) and Principal Component Analysis (PCA) techniques to minimize the measurement noise influences and to avoid numerical problems during the TF estimation. After introducing the literature survey and theory in detail, the OTPA method is employed for different case studies in this thesis. In chapter 3, this method is numerically and experimentally performed on a simple flat plate to carry out the basic steps of the OTPA method by comparing the measured quantities with the computed counterparts. Dynamic analyses are carried out on the structure to get necessary data for comparison purposes. In addition, the subjects of linear averaging and phase-assigned spectrums are described and used in the content of OTPA application on a simple plate. Finally, the OTPA algorithm using LSA and SVD techniques is implemented into a MATLAB code to process the measurement results to estimate the TFs and compute overall responses. In chapter 4, the OTPA method is applied to a front-loading drum-type washing machine to determine and rank the critical vibro-acoustic transmission paths. The source-transfer paths-receiver model, sensor positions and operational conditions for the analysis are explained in detail. FRF measurements are made and associated modal analysis is carried out on the mechanical system for the identification of appropriate response location during the OPTA analysis. Then, considering two different experimental cases for two different operational measurement sets, the application of OPTA to a washing machine is demonstrated and the results of the contribution analyses are discussed. In the last chapter, the general conclusions are briefly summarized and some recommendations for future studies are presented.
Çamaşır makinesinde mekanik kayıpların ölçülmesi için test düzeneği geliştirilmesi ve ölçümler
Günümüzde; evlerde kullanılan çamaşır makineleri daha az enerji tüketen, daha fazla çamaşır yıkayabilen, maliyeti ve gürültü seviyesi düşük, daha az su harcayan bir hale getirilmeye çalışılmaktadır. Bu yüzden çamaşır makinesi üreticileri rekabet ortamında ayakta kalabilmek için ürün geliştirmeye giderek daha çok önem vermektedir. Enerji tüketimini azaltmak için özellikle çamaşır makinesinin tahrik grubundaki komponentler (keçe,rulman,elektrik motoru,amortisör,tambur deseni) üzerinde iyileştirme çalışmalarının yapılması gerekmektedir. Tahrik grubundaki her komponentin farklı varyasyonları bulunmaktadır. Bu durumda bütün kombinasyonlar için prototip üreterek test yapmaya dayalı klasik ürün geliştirme yöntemleri yüksek maliyetli olacaktır. Bu yüzden tahrik grubundaki komponentlerin ve elektrik motorunun kolay bir şekilde montaj ve demontajına olanak sağlayan bir test düzeneğine ihtiyaç duyulmuştur. Bu test düzeneğinin maliyeti yüksektir; bu yüzden bilgisayar destekli ortamda tasarlanırken mühendislik açısından her türlü detayın doğru bir şekilde hesaplanması gerekir. Aynı zamanda test düzeneği çamaşır makinesinin dinamik özelliklerini simule etmesi gerektiğinden, sonlu elemanlar yöntemiyle analiz edilmesi gerekmektedir. Test düzeneğinde yapılacak testlerin gerçeğe yakın olabilmesi için test düzeneğinin dinamik davranışının çamaşır makinesinin dinamik davranışına denk veya yakın olması gerekir. Bu yüzden referans alınan çamaşır makinesine titreşim testleri uygulanmıştır. Çamaşır makinesinde tamburun kazana göre hareket ettiği doğal frekanslar elde edilmiştir. Test düzeneğinin doğal frekansı, bu elde edilen değere denk olacak şekilde bilgisayar ortamındaki model revize edilmiştir Bilgisayar ortamındaki modelin dinamik özelliklerinin imal edilen test düzeneği ile aynı olabilmesi için model üzerinde pek çok detaya dikkat edilmiştir. Yapılacak testlerin çokluğu nedeniyle, test edilecek komponentlerin kolay montaj ve demontaja uygun test düzeneği tasarlandı ve imal edildi. İkinci aşama olarak, torkmetre cihazı ile elde edilecek sürtünme kaynaklı tork miktarınn ve enerji kayıplarının doğruluğu tespit edilmiştir. Bunun için referans alınan çamaşır makinesinden torkmetre ile yapılan ölçüm değerleri ile test düzeneğinde torkmetre ile yapılan ölçüm değerlerinin denkliği kontrol edildi. Yapılan testler ile tahrik grubundaki komponentlerin, sistemin harcadığı toplam enerji ve tork miktarındaki payı elde edildi. Bu pay elde edilirken test düzeneğine önce rulman ve tambur mili takılarak sistemdeki rulmanların neden olduğu sürtünme torku tespit edildi. Daha sonra sırayla diğer komponentler sisteme eklenerek sistemin tork ihtiyacı ölçüldü. Her ölçümde bir önceki duruma göre sürtünme kaynaklı tork miktarında artış olmaktadır. Bu aradaki fark sisteme eklenen komponentin yarattığı ilave tork ihtiyacıdır. Test düzeneğinde ölçümler yapılırken saçınıklığın engellenmesi için her test koşulu için en az 10 adet olmak üzere testler çoklandırıldı. Tork metre ile sistemin tork ihtiyacını ölçerken sadece sistem sabit devirde dönerken ihtiyaç duyulan tork miktarı güvenilir bir şekilde ölçülebilmektedir. Değişken devirlerdeki tork değerlerinin aynı test sistemi üzerinde ölçülebilmesi için bir "Matlab" programı kullanılarak bir kod yazıldı. Ardından test düzeneği maksimum hıza ulaştığında tahriğin sistemden ayrılması sağlanarak sistem durana kadar açısal hız ölçüldü. Zamanın fonksiyonu olarak ölçülen sistemin açısal hız değerleri ve sistemin atalet özellikleri kullanılarak sisteme etkiyen sürtünme kaynaklı tork değerleri zamanın ve acisal hızın fonksiyonu olarak elde edilmiştir. Bu testler sonucunda özellikle harcanan toplam enerjide yüksek paya sahip olan komponentler üzerinde alternatif değişiklikler yapıldı. Bu değişiklikler ve öneriler harcanan toplam enerji ve sistemin tork ihtiyacını sistematik bir şekilde minimize edimesine imkan tanımaktadır. Sonuç olarak, teknoloji ile gelişmekte olan çamaşır makinası tahrik grubu komponentlerinin ve elektrik motorlarının enerji tüketimini belirlemek ve azaltmak için kullanılabilecek bir test düzeneği bu tez kapsamında geliştirilmiş ve kullanıma sokulmuştur.
Dalgacık dönüşümünün fourier dönüşümü ile karşılaştırılması ve uygulama
Günümüzde, mühendislikte ilgilenilen gürültü ve titreşim sinyalleri içerisinde, karmaşık ve değişken yapılı sinyal tipleri oldukça geniş bir yer kaplamaktadır. Otomotiv gürültü ve titreşim alanında yapılan araştırma ve geliştirme çalışmaları çerçevesinde incelenen sinyallerin de çoğu bu tiptedir. Otomotiv sektöründeki gürültü ve titreşim sinyallerinin incelenmesi için pratikte gerçekleştirilen uygulamalarda Fourier temelli dönüşüm yöntemleri tercih edilmektedir. Fourier dönüşümü, yüzyılı aşkın süredir kullanım alanı bulan, sinyal işleme dünyasının temel taşı niteliğinde bir dönüşümdür. Bu dönüşüm, sinyallerin frekans içeriklerini ayrıştırmaya yarayan bir dönüşüm tipidir. Dönüşüm sonucu elde edilen frekans içeriği bilgisi, dönen parçaların oluşturduğu çeşitli dinamiklerin bulunduğu motor sistemlerinin gürültü ve titreşim özelliklerini incelemek için çok değerlidir. Ancak bu sistemlerde, durağan sinyallerin yanında ani değişimler gösteren sinyal tipleri de mevcuttur ve bu tip sinyallerin incelenebilmesi için, hem zaman hem frekans bilgisi veren dönüşümlere ihtiyaç duyulmaktadır. Fourier temelli dönüşümlerden Kısa Süreli Fourier Dönüşümü, Fourier dönüşümünden farklı olarak zaman-frekans analizi yapabilmektedir. Ancak bu dönüşüm, yalnızca sabit frekans çözünürlüğünde gerçekleşebilmekte, aynı anda hem yüksek frekans çözünürlüğü, hem de yüksek zaman çözünürlüğünü sağlayamamaktadır. Buna rağmen, motor sistemlerinde, Kısa Süreli Fourier Dönüşümü'nün bir çok durumda sinyallerden gerekli bilgiyi almak için yeterli olduğu bilinmektedir. Ancak, yüksek genlikli patlamalar gibi ani değişimlerin birbirine olan farklarının önem kazandığı veya ani değişiklikler ile sürekli olayların bir arada gerçekleştiği bazı durumlarda, Kısa Süreli Fourier Dönüşümü'nün sabit çözünürlükte çalışması, dezavantaj haline gelmektedir. Hem ani değişimlerin, hem de durağan bileşenlerin birarada olduğu sinyallerin, hem yüksek frekans çözünürlüğü hem de yüksek zaman çözünüğü ile incelenebilmesini sağlayabilecek bir sinyal işleme yöntemine gereksinim olduğu görülmüştür. Bu sebeple bu çalışmada, frekans-zaman analizi yapan bir diğer yöntem olan "Dalgacık Dönüşümleri" araştırılmış ve otomotiv gürültü ve titreşim sinyallerine uygulanabilirliği örnekler üzerinden incelenmiştir. Dalgacık dönüşümü yaklaşık son 30 yılda popüler olmuş bir dönüşüm yöntemidir ve konu ile ilgili varolan kaynakların çoğu, makine mühendisliği dallarındaki pratik kullanıma yönelik değildir. Çalışma, bu açığın giderilmesini sağlamak üzere, dalgacık dönüşümlerinin teorik alt yapısını temellerden başlayarak açıklamak ve dalgacık dönüşümlerinin pratik mühendislik uygulamalarında etkili bir şekilde kullanılabileceğini göstermek amacını da taşımaktadır.
Çok elemanlı yapılarda malzeme sönümü ve temas özelliklerinin ölçülmesi
Özellikle makine endüstrisinde yapılan Ar-Ge çalışmalarında, yapıların veya makinelerin özellikle rezonans durumlarında sahip olacakları titreşim ve gürültü seviyelerinin prototip üretilmeden önce bilinmesi istenir. Ancak, çok elemanlı yapılarda oluşan temas yüzeylerinin davranışının tam olarak bilinmemesi ve bu sebeple modellenememesi, hassas analiz sonuçlarının elde edilememesine neden olmaktadır. Çok elemanlı yapılarda yapısal sönümün ana kaynağı, temas yüzeylerinde meydana gelen kuru sürtünme sönümüdür. Özellikle otomotiv alanında yapılan sayısal analiz çalışmalarında temas yüzeyleri modellenmemekte ve kuru sürtünme sönümünü temsil etmesi için empirik sönüm değerleri kullanılmaktadır. Kuru sürtünme sönümünün yanısıra yapıların sahip olduğu malzeme sönümü için de önceden belirlenmiş empirik sönüm değerleri kullanılmaktadır. Yapıların gerçekte sahip olduğu malzeme ve kuru sürtünme sönümü yerine empirik sönüm değerlerinin kullanıldığı analizler, titreşim genliği açısından hassas sonuçlar vermemektedirler. Temas yüzeylerinde meydana gelen direngenliğin doğru bir şekilde ölçülmesi ve modellenmesi ise analiz sonucunda doğal frekans değerlerinin daha hassas tahmin edilmesini sağlamaktadır. Bu çalışmada, malzeme sönümü ve çok elemanlı yapılarda karşılaşılan temas yüzeylerindeki temas parametreleri olan direngenlik ve sürtünme sönümünün deneysel olarak hassas bir şekilde ölçülmesine çalışılmıştır. Basit çubuklar üzerinde çeşitli modal test çalışmaları yapılarak malzeme sönümünün en hassas şekilde ölçülmesi için uygun yöntem belirlenmiş ve daha sonraki çalışmalarda bu yöntemin karmaşık motor parçaları üzerinde de başarıyla uygulanabildiği belirlenmiştir. Özellikle otomotiv sektöründe karşılaşılan cıvatalı bağlantılardaki temas yüzeylerinin gerçekçi bir şekilde temsil edilebildiği bir test düzeneğinin geliştirilebilmesi amacıyla literatürde yapılan benzer çalışmalar incelenmiştir. Literatürdeki benzer çalışmalar içerisinde, bu çalışmanın amacına en uygun test düzeneği temel alınarak geliştirilen ölçüm sistemi kullanılarak, temas direngenliği ve kuru sürtünme sönümünün ölçülmesine çalışılmıştır. Bu çalışmada, literatürde önerildiği gibi, nonlineer bir davranış gösteren sürtünme kuvveti genliğe bağlı eşdeğer bir direngenlik olarak kabul edilmiş, 1. Derece Harmonik Denge Metodu uygulanarak lineer hale getirilmiş ve temas parametreleri hesaplanmıştır. Temas direngenliğinin hassas bir şekilde ölçülebilmesine rağmen, bu çalışmada sunulan yöntemle, sürtünme sönümü için pratikde kullanılabilecek güvenilir sonuçların elde edilemediği anlaşılmıştır. Yapılan çalışmalar sırasındaki gözlemler ve elde edilen sonuçlardan yararlanılarak, ölçüm sisteminin avantaj ve dezavantajları belirlenmiş ve gelecekte yapılacak benzer çalışmalar için öneriler sunulmuştur.
Investigation of geartrain impact noise in diesel engines
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.
Klasik ve alternatif titreşim yutucuların incelenmesi
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.
Bir ankastre bulaşık makinesinin düşme testinin modellenmesi ve analizi
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.
Rulmanlarda dalgalılık ve rulman titreşimlerine etkisi
Endüstri devrimi ile birlikte oldukça geniş kullanım alanlarına kavuşan rulmanlar, günümüzde artık sanayi için vazgeçilmez bir makine elemanı olmuştur. Hemen hemen her sektörde, her makinede ve sistemde kullanılan rulmanların kullanıldıkları sistemlerde göstermiş oldukları performans ise oldukça önem arz etmektedir. Çünkü günümüz rekabet koşulları altında artık tüketiciler satın aldıkları ürünlerden daha yüksek performanslar beklemektedir. Bu durum ise üretim teknolojilerinde yaşanan gelişmelerin de katkısıyla rulman üretim tekniklerinde olumlu yönde değişimlere yol açmıştır. Çünkü makinelerde oldukça kritik bir role sahip olan rulmanlarda görülebilecek en ufak bir üretim kusuru, o rulmanın kullanıldığı makinenin çalışma performansını doğrudan etkilemektedir. Ayrıca rulmandaki bu üretim kusurları, sistemde rulman kaynaklı titreşimlerin oluşmasına da yol açarak makinenin beklenilenden daha sık arızalanmasına sebep olmaktadır. Bu sebeple rulman kalitesinde en belirleyici rolü oynayan iç ve dış bileziklerdeki bilya yuvarlanma yollarının üretim süreçlerine çok önem verilmektedir. Birden fazla üretim aşaması sonucu son şeklini alan bilya yuvarlanma yolunda en önemli ve son işlem taşlama taşları kullanılarak bilya yuvarlanma yollarının son şeklini aldığı kısımdır. Bu işlem sırasında taşlama taşı ile rulmanın iç veya dış bileziği arasında izafi titreşimler oluşmakta, bu da yuvarlanma yolunda dalgalılık adı verilen karakteristik bir yüzey kusurunun oluşmasına neden olmaktadır. Üretim prosesi kaynaklı bu kusur, rulmanlarda, dolayısıyla da rulmanların kullanıldığı ekipmanlarda, titreşimlere yol açmakta ve rulman performansını olumsuz yönde etkilemektedir. Rulman üreticileri içinse günümüz rekabet koşulları altında rulmanların sahada göstermiş olduğu performans oldukça önem arz etmektedir. Bu sebeple dalgalılığın rulman titreşimleri üzerindeki etkisini ortaya koymayı amaçlayan pek çok çalışma bugüne kadar gerçekleştirilmiştir. Dalgalılığın rulman titreşimleri üzerindeki etkisinin daha iyi anlaşılması bu tez çalışmasının öncül hedefini oluşturmaktadır. Bu tez kapsamında, öncelikli olarak, rulman üzerinde titreşim ölçümleri yapılabilecek bir sistem dikkate alınarak, rulmanlarda görülen dalgalılığın rulman titreşimleri üzerindeki etkisini ortaya koyacak yeni bir teorik modelin oluşturulması amaçlanmış, daha sonra ise bu model kullanılarak gerçekleştirilecek olan analizler üzerinden dalgalılık ile rulman titreşimleri arasındaki ilişkinin ortaya koyulması hedeflenmiştir. Bu hedef doğrultusunda ilk olarak, dalgalılığın nasıl tanımlandığı ve yüzey ölçüm sistemleri kullanılarak nasıl tespit edildiği ile ilgili standartlar araştırılmıştır. Daha sonra rulmanlarda görülen dalgalılığın rulman titreşimleri üzerindeki etkisini modelleyen ve bu konu üzerine araştırmalar gerçekleştiren makaleler tespit edilmiştir. Makalelerde incelenen sistemler tek tek açıklanmış ve araştırma sonunda elde ettikleri çıktılar özetlenmiştir. İncelenen bu makalelerde iç ve dış bileziğin dalgalılığı ile bilyaların dalgalılığının rulman titreşimleri üzerindeki etkisinin araştırıldığı görülmüştür. Bu makalelerden bazılarının rulmanda bulunan bilya sayısı ile dalgalılık mertebesi arasında bazı ilişkiler ortaya koyduğu tespit edilmiştir. Bu ilişkiyi ortaya koyan makalelere göre, eğer bilya sayısı ile dalgalılık mertebesi biribirine eşit olursa sistemde titreşimler görülecektir. Bunun sebebi ise bilyaların birbirlerine göre simetrik olarak hareket etmesi ve ortaya çıkan kuvvetlerinde simetrik olmasıdır. Ayrıca bazı makalelerde bilya sayısına bağlı olarak belirli dalgalılık mertebeleri için rulmanda en yüksek radyal titreşimlerin görüleceği de ifade edilmektedir. Daha sonra genel çerçevede ele alınan bu makalelerin ortaya koydukları matematiksel modeller detaylı olarak irdelenmiştir. Ortaya konan matematiksel modellerin, iki serbestlik derecesinden daha yüksek serbestlik derecelerine kadar değişen farklı modeller ortaya konarak gerçekleştirildiği tespit edilmiştir. Bu sebeple matematiksel modeller serbestlik derecelerine göre sınıflandırılarak ele alınmış ve birbirlerine göre benzerlikleri ve farklılıkları ortaya konmuştur. Dikkat çeken önemli farklılıklar ise serbestlik derecesinin artması ile sisteme etkiyen dış kuvvetlerin çeşitlilik kazanması ve bilyalarda görülen deformasyonun daha kapsamlı olarak modellenmesidir. Ayrıca bugüne kadar ortaya konan bütün matematiksel modellerin, rulmanların saha koşullarındaki çalışma şekline uygun olarak oluşturulduğu tespit edilmiştir. Yani, dış bileziğin radyal yönde sabit olduğu kabul edilmiş, iç bileziğin ise radyal yönde hareketli olduğu kabul edilerek matematiksel modeller ortaya konmuştur. Detaylı olarak incelenen bu matematiksel modeller de dikkate alınarak, tez kapsamında yeni bir matematiksel model oluşturulmuştur. İlerleyen zamanlarda, ortaya koyulan bu teorik modelden elde edilen çıktılar ile rulmanların titreşim ölçümlerinin yapılması ile elde edilen çıktıların birbirleriyle kıyaslanması planlandığı için ortaya koyulan matematiksel model, BS ISO 15242-2 standardında belirtilen titreşim ölçüm test düzeneğine uygun olarak oluşturulmuştur. Matematiksel modelin oluşturulması sırasında ise bazı kabuller yapılmıştır. Bu kabullerden önemli olanları ise şunlardır: bilyalar kaymadan yuvarlanma hareketi yapmaktadır, bilezikler rijittir ve sadece temas sonucu oluşan deformasyonlara maruz kalmaktadır ve bilyalar rulman içerisinde eşit açısal aralıklarla yer almakta ve birbirleriyle etkileşime girmemektedir. Bununla birlikte, bugüne kadar gerçekleştirilen araştırmalardan farklı olarak, tez kapsamında ortaya koyulan matematiksel modelde iç bilezik radyal yönde sabit kabul edilmiş, dış bilezik ise radyal yönde hareketli kabul edilmiştir. Ayrıca bilyaların, iç ve dış bileziklerin ve kafesin rulman düzleminde hareket ettiği kabulüde yapılmıştır. Bu kabul sonucu eksenel yöndeki hareketler ihmal edilmiştir. Tez kapsamında ortaya konan modelde, dalgalılığın rulman titreşimlerine etkisi Hertz'in elastik temas teorisi göz önünde bulundurularak modellenmiştir. İç ve dış bileziğin dalgalı olduğu düşünülmüş, bilyaların ise dalgalılığı ihmal edilmiştir. İki serbestlik dereceli olarak ortaya konan modelin sayısal çözümü Runge Kutta iteratif yöntemi kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Matematiksel modelin sayısal çözümü için ilk olarak bilyalarda oluşan deformasyon hesaplanmakta daha sonra bu deformasyon sonucu oluşan kuvvetler ortaya konmaktadır. Ortaya konan bu kuvvetler yardımıyla da sistemin hareket denklemleri elde edilmektedir. Matematiksel modelin çözümü ile elde edilen sonuçlar zamanın fonksiyondur ve bunların Fourier dönüşümü yapılarak sistemin frekans düzlemindeki titreşim spektrumları elde edilmektedir. Ortaya konan teorik modelin analizleri ise MATLAB kullanılarak yazılan bir kod ile gerçekleştirilmiştir. Analizler 6205 kodlu rulmanlar için 8 bilyalı ve 9 bilyalı olarak gerçekleştirilmiştir. Analizler sırasında rulmanlar 1800 rpm'de döndürülmüş ve dalgalılık genliği 0.2 μm olarak seçilmiştir. Dalgalılık mertebeleri ise herbir analiz için değiştirilmiştir. Analizler sonucu ortaya konulan teorik modelin doğruluğu kanıtlanmış ayrıca çıktıların literatürde daha önce yapılan çalışmalar ile uyumlu olduğu görülmüştür. Literatürdeki bilgiler ile uyumluluğa ek olarak, gerçekleştirilen bütün bu çalışmalar sonrasında teorik analizler sonucu elde edilen veriler doğrultusunda dalgalılık ile rulman titreşimleri arasında yeni bir ilişki ortaya konmuştur.
Çamaşır makinesi körüğünün dinamik özelliklerinin belirlenmesi ve makinenin dinamiğine etkisi
Beyaz eşya gibi yüksek üretim adetlerine sahip olan bir sektörün ürünlerinden biri de çamaşır makinesidir. Bu sektörde, her komponentten gelecek olan artı ve eksiler kritiktir. Bir parçanın etkisi birkaç parçada veya tüm makine üzerinde görülebilirken aynı zamanda bu parça algı, kalite, ömür gibi parametrelere de etki etmektedir. Çamaşır makinesinin hem görsel hem de dinamik bir eleman olan körük de sistemde hareketli ve hareketsiz parçaları bağlayan bir unsur olarak kritiktir. Körüğün gerek fonksiyonları gerekse sınır koşulları nedeniyle, tasarımı ve malzeme konusu büyük öneme sahiptir. Körüğün etkin olduğu yapısal konulardan biri tahrik grubu deplasmanlarıdır. Tahrik grubu deplasmanlarının bilinmesi, çamaşır makinesinin genel tasarımı anlamında en etkin konular arasındadır. Bu nedenle tasarım aşamasında çamaşır makinesinin bir yazılım kullanılarak modellenmesi ve tahrik grubu deplasmanlarının elde edilmesi, yeni ürün veya ürün geliştirme çalışmalarına yön vereci olacaktır. Körüğün böyle bir modele dahil edilmesi ise, viskoelastik yapısı kaynaklı zorlayıcı bir mühendislik problemidir. Çamaşır makinesi tahrik grubuna dahil olan körüğün dinamik özelliklerinin belirlenmesi ise bu problemi çözmenin gereğidir. Tez çalışmasında, karşılaşılan problemin öncelikli olarak literatürde mevcut bir çözüme veya yaklaşıma sahip olup olmadığı araştırılmıştır. Viskoelastik malzemelerin dinamik özelliklerinin test veya sonlu elemanlar yöntemleri ile belirlenmesi ile ilgili çalışmalar yapılmış, tezlerde test düzenekleri geliştirilmiştir. Fakat istenilen tüm adımlara körüğün dahil olduğu, özelliklerin belirlenip, dinamik bir modelin kurulduğu bir çalışma yapılmamıştır. Daha sonraki bölümde ise çalışmanın temel bilgisinin toplanması adına titreşim, titreşim yalıtımı, körük malzemesi ve modellenmesi, viskoelastik malzeme test yöntemleri ve mekanik altyapının oluşturulduğu teori bölümü sunulmuştur. Birinci ve ikinci bölümde yapılan çalışmalar tezin amacı doğrultusunda hangi test-analiz yöntemlerinin ve teorik alt yapının kullanılması ile ilgili belirleyici olmuştur. Üçüncü bölümde ise körük malzemesi olan EPDM' in dinamik özelliklerinin elde edilmesi amaçlanmıştır. Önce statik bir test olan çekme testi, daha sonra dinamik test yöntemleri olan Oberst Testi ve Dinamik Mekanik Analiz çalışmaları yapılmıştır. Bu yöntemler eksi ve artı yönleriyle ile değerlendirilmiş, malzeme için dinamik elastiklik modülü ve kayıp faktörü değer aralığı frekansa bağlı elde edilmiştir. İlgilenilen frekans aralığındaki veriler sonraki sonlu eleman analizleri bölümünde malzeme kartında kullanılmıştır. Bir sonraki bölümde, körüğün dinamik özelliklerinin belirlenmesi amacıyla körük test düzeneği geliştirilmiştir. Düzenek geliştirilmeden önce alternatif tasarım çalışmaları yapılmış, düzeneğin planlanan testleri yapmaya uygunluğu sağlanmış ve daha sonra imal edilen düzenekte testler yapılmıştır. Test düzeneğinden toplanan veriler, logaritmik azalma yöntemi ile değerlendirilmiş ve dinamik direngenlik ve kayıp faktörü verileri genliğe bağlı elde edilmiştir. Test düzeneğinin ve körüğün sonlu elemanlar yazılımında modellemesi ve analizi yapıldıktan sonra, test ile model korelasyonu karşılaştırılmıştır. Beşinci bölümde ise tezin başlangıçta belirtilen amacına son adım olan çoklu cisim dinamiği yazılımı olan MSC Adams'ta bir çamaşır makinası modeli kurulmuş; bu model analizleri körüksüz ve körüklü durumda tahrik grubu üzerinden elde edilmiştir. Bu model kurulurken ve öncesinde test ile korelasyonu yapılmış güvenilir bir model elde etmek amacıyla körüklü ve körüksüz durumda çamaşır makinesi tahrik grubuna titreşim testi yapılmıştır. Çoklu cisim dinamiği modeli ve test sonuçları karşılaştırılmış; yaklaşımlar yapışmış ve korele bir modele yaklaşılmıştır. Son olarak altıncı bölümde tezin genel değerlendirilmesi yapılmış, tez çalışmasında önemli noktalar vurgulanmıştır. Sonuçlar hakkında yorumlar yapılmış, ileride bu konuda yapılabilecek çalışmalar hakkında fikirler öne sürülmüştür.
Bir dizel motor ve şanzıman grubunda burulma titreşimlerinin modellenmesi ve tıkırtı sesi değerlendirmesi
Günümüz otomotiv endüstrisi, artan müşteri beklentilerini karşılayabilmek amacıyla ürettikleri motor ve şanzıman grubu elemanlarında sürekli iyileştirmeye gitmektedir. Üretilen araçların performans, dayanım ve emisyon yönünden bir önceki ürüne göre daha verimli olmasını amaçlayan bu hedef, genellikle araçların titreşim ve gürültü karakteristiğini olumsuz etkilemektedir. Müşteri beklentisinin önemli bir bölümünü oluşturan bu ses titreşim ve gürültü karakteristiği, markanın kalite algısını belirleyen en önemli unsurlardan biridir. Motor ve şanzıman grubu, içerisinde fazla sayıda dişli içermesi nedeniyle, araç sisteminde tıkırtı ve çarpma ses problemlerinin sıklıkla görüldüğü alt sistemlerdendir. Bu çalışmada, ağır ticari dizel bir motor ve şanzıman grubunda görülen tıkırtı ve çarpma sesi problemleri incelenmiş, tıkırtı sesinin simülasyon çalışmaları ile öngörülmesi amaçlanmıştır. Bu amaçla, motor ve şanzıman grubunun burulma titreşim modelleri kurulmuş, fiziksel tesler ile olan korelasyonları araştırılmış ve tasarımın tıkırtı sesi yönünden iyileştirilmesi için önerilerde bulunulmuştur. Giriş bölümünde, ağır ticari araçlar için motor ve şanzıman grubu çalışma prensibi ve parçaları hakkında bilgi verilmiş, literatürde yapılan çalışmalar sıralanmıştır. Tıkırtı sesi değerlendirmesi amacıyla kurulan simülasyon modellerinde test ile korelasyonun önemli bir eksiklik olduğu görülmüştür. İkinci bölümde ise, bu tez çalışmasında yapılan simülasyon çalışmalarının dayandırıldığı teorik bilgiler verilmiş, tıkırtı sesinin mekanizması açıklanmıştır. Titreşimin temelleri, tıkırtı sesi mekanizması, modal indirgeme ve AVL Excite PowerUnit yazılımı modelleme/çözüm algoritması konularına değinilmiştir. Üçüncü bölümde, bu tez kapsamında kurulan modellerin detayları anlatılmıştır. Öncelikle AVL Excite Designer yazılımı kullanılarak sistemin analitik modeli ve ardından AVL Excite PowerUnit yazılımı kullanılarak incelenen sistemin sayısal modeli kurulmuştur. Kurulan modeller, sistemin sadece burulma yönündeki serbestlik derecelerini ele almaktadır. Kurulan analitik model kullanılarak sistemin doğal frekansları ve mod şekilleri incelenmiştir. Sistemde bulunan lineer olmayan koşullar (diş boşluğu, karama yayları), AVL Excite Designer yazılımının lineer çözüm uygulaması nedeniyle analitik modele dahil edilmemişken, bu koşullar sayısal modele dahil edilmiştir. Elde edilen sonuçlarda tıkırtı sesi değerlendirmesi yapabilmek için çarpma sinyali yaklaşımı kullanılmıştır. Çarpma sinyali yaklaşımı kullanılarak tıkırtı sesinin en yüksek olduğu kritik vites koşulu belirlenmiştir. Modellerin sonuçları incelendikten sonra, tıkırtı sesinin daha basit metodlarla incelenebilmesi için yeni bir metot önerilmiştir. Dördüncü bölümde, kurulan modellerin yeterliliğini doğrulamak amacıyla yapılan fiziksel test çalışması anlatılmıştır. Bu aşamada, dinamometre odasında çalıştırılan motor üzerinden alınan açısal titreşim ölçümleri, sayısal model sonuçları ile mertebe alanında kıyaslanmıştır. Ana ve ara mertebeler dahil olmak üzere, kurulan modellerin fiziksel koşulları oldukça iyi yansıttığı görülmüştür. Elde edilen korelasyonun ardından, tıkırtı sesini iyileştirmek için öneriler sunulmuştur. Literatürde öne çıkan parametreler kullanılarak, sayısal model üzerinde iterasyonlar yapılmış ve çarpma sinyali değerleri baz durum ile karşılaştırılmıştır. Sunulan öneriler, tıkırtı sesine olan etkilerinin yanında dayanım ve performans yönünden de yorumlanmıştır.