Çok eklemli otobüslerde kullanılan aks-gövde arası yıldız döküm bağlantı parçasının ağırlık optimizasyonu

Bu tez çalışmasında, İstanbul ve benzeri şehirler göz önüne alınarak toplu taşıma sistemlerinde insan yoğunluğunun oldukça çok olduğu şehirlerde bir araçla en fazla kapasitede yolcu taşıyabilmek adına üretilen çok eklemli otobüs kategorisinde bulunan 5 adet aksa sahip ve 1. Ve 5. aksı dümenlenebilen AKIA LF25 metrobüs aracının dördüncü aksında aks-gövde arasında bağlantıyı gerçekleştiren yıldız döküm bağlantı braketinin statik ve dinamik analizleri ANSYS programı kullanılarak yapılmıştır. ANSYS programı üzerinde rastlantısal titreşim analizleri ağırlık optimizasyonu sonucunda uygulanmıştır. Braket üzerinde yürütülen optimizasyon çalışmalarında, öncelikle statik analizler gerçekleştirilmiş ve braketin yük taşıma kapasitesi ile gerilme dağılımları belirlenmiştir. Ardından doğal frekans analizleri yapılmış ve olası rezonans riskleri değerlendirilmiştir. Böylece braketin çalışma ömrü boyunca maruz kalabileceği titreşim kaynaklı hasarların önüne geçilmesi hedeflenmiştir. Gerçek yol koşullarını modelleyebilmek için saha testleri tasarlanmış, bu testlerde kullanılan ivme ölçerler ve gerinim ölçerler ayrıntılı olarak tanıtılmıştır. Bu sensörler sayesinde, yol testleri sırasında hem normal sürüş hem de ani frenleme senaryoları altında ölçümler gerçekleştirilmiş ve braketin üzerindeki kritik noktalar belirlenmiştir. CATIA 3DExperience programında katı modelleme modülü kullanılarak ilk tasarımı yapılan yıldız döküm bağlantı braketinin, gerçek yol verilerinin elde edilmesi amacıyla gerinim ölçerler ve ivme ölçerler kullanılarak yol testleri gerçekleştirilmiştir. Yol testleri trafik akışı bulunan yollarda gerçekleştirilmiştir. Yol testleri esnasında normal sürüş ve ani frenleme verileri kayıt altına alınmıştır. Elde edilen gerçek yol sinyalleri ANSYS programında Power Spectral Density (PSD) formatına çevrilerek 3-sigma yaklaşımı ile rastlantısal titreşim analizleri gerçekleştirilmiştir. Literatürden elde edilen ömür-gerinim S-N grafiği referans alınarak topoloji yaklaşımı ile ağırlık azaltma çalışması yapılmıştır. İlgili bölgeler belirlenerek CATIA programında yıldız döküm bağlantı braketinin ilk tasarımı üzerinden belirli tasarımsal değişiklikler yapılarak tüm analizler tekrar uygulanmıştır. Yapılan her tasarım bir önceki tasarım için yenilik teşkil etmekle birlikte bir basamak görevi görmüştür. Beşinci tasarım sonrasında yapılan analizler neticesinde nihai tasarıma ulaşılmıştır. Çalışmada yalnızca mevcut braketin davranışı incelenmemiş, aynı zamanda ağırlık optimizasyonu da hedeflenmiştir. Tekrar edilen analiz ve tasarımlar sonrasında ilk tasarım 17,5 kg olan yıldız döküm bağlantı braketinin ağırlığı, 5 adet revizyon sonrasında 10,4 kg'a indirilerek %41 oranında hafifletilmiştir. İlk tasarım üzerinden yapılan testlerde referans alınan 49,5 kN statik kuvvet altında yıldız döküm bağlantı braketinin üzerinde 200 MPa değerinde maksimum gerilme gözlemlenirken emniyet katsayısı 3,25 olarak hesaplanmıştır. Son tasarım üzerinde yapılan analizlerde referans kuvvet altında 400 MPa değerinde maksimum gerilme gözlemlenirken emniyet katsayısı 1,63 olarak hesaplanmıştır. Akma sınırının aşılmaması sebebiyle son tasarımın emniyetli olduğu sonucuna varılmıştır. Elde edilen üç eksenli ivme ölçer verilerinin 3-sigma kuralı ile işlenmesi sonucunda %99,73 doğrulukla 11 MPa'lık gerilme elde edilmiş ve her iki tasarımda da herhangi bir rezonans durumu gözlemlenmemiştir.