Ağır ticari araçların havalı süspansiyon sisteminde kullanılan boru denge çubuğu tasarımı

Bu çalışmada, ağır ticari araçların havalı süspansiyon sistemlerinde kullanılan boru denge çubuğunun tasarımı, imalatı, yorulma ömür tespiti ve parça dayanım özelliklerinin belirlenmesi hedeflenmiştir. Boru denge çubuğunun burulma direnci mevcut tasarım olan dolu denge çubuğuna göre belirlenmiştir. Süspansiyon paket alanı ve denge çubuğunun diğer komponentlerle bağlantıları göz önünde bulundurularak boru denge çubuğunun tasarım kriterleri belirlenmiştir. Tasarım kriterleri belirlenen çubuğun ilk numuneleri imal edilerekz deney düzeneğinde test edilmiştir. Elde edilen test sonuçlarına göre yeni tasarımda iyileştirmelerin yapılmasına karar verilmiştir. Tüm bu hesaplar ve deneyler sonucunda yeni tasarım boru denge çubuğunun imalat kısıtları belirlenmiştir. Taşıtın ömrüne karşılık gelen test parkuru seçilmiş, teker merkezinden kuvvet-moment ölçümleri ve denge çubuğu linki üzerinden gerinim ölçümü yapılmıştır. Süspansiyon kinematiği ve deplasman-yük değerleri araç üzerinden özel bir platformda ölçülmüş ve hızlandırılmış yol testinde toplanan datalar bu veriler ile birleştirilerek denge çubuğu linkine gelen yüklere dönüştürülmüştür. Denge çubuğunu şasiye bağlayan rigde kalibre edilmiş link üzerinden kuvvet datası toplamıştır. Parçaların ömür testlerini yapmak ve gerinim datası toplamak amacıyla laboratuvar ortamında parça için test düzeneği kuruluştur. Laboratuvar test düzeneğinde ise denge çubuğunda çeşitli lokasyonlara bağlanan strain gage ile gerinim datası toplanmıştır.Sonlu elemanlar analizi rig ile aynı koşulda yerdeğiştirme bazlı yapılmış olup, gerinim dataları analizin korelasyonu için kullanılmıştır. Test düzeneğinde denge çubukları araçta yapacağı en büyük yerdeğiştirme miktarına göre test edilmiştir. Test sonucunda elde edilen parça bazlı kırılma çevrim sayıları sonucunda malzemenin gerinim-ömür grafiğinden parçanın gerinim– ömür grafiği elde edilmiştir. Kurulan sonlu elemanlar modelinde toplanan ve araç süspansiyon kinematiğine göre dağıtılan yükler denge çubuğunun yük alma bölgesi olan göz bölgesine gelen yüklere dönüştürülmüş ve yükleme dataları uygun şekilde ayıklanmıştır. Denge çubuğunun gözüne gelen altı eksenli kuvvetlerin etkin olan yükleme yönleri tespit edilmiş ve sonlu elemanlar modelinde denge çubuğu gözünden birim yük olarak uyglanmıştır. Birim yüklü sonlu elemanlar analizi, yorulma analizi programında aynı yöne karşılık gelen yol data yükleri ile eşleştirilerek hasar bulunmuştur. Hasar analiz döngüsünde birim yüklü sonlu eleman modeli ve altı eksenli yol datası gerinim-çevrim eğrisine girdi olarak verilmiş ve karşılık olarak hasar sonuçlu sonlu eleman modeli çıktı olarak alınmıştır. Bu döngü sürecinde kullanılan yazılım öncelikle birim yüklü analiz sonuçlarını ayrı adımlarda almakta ve gelen yüklemeler ile eşleştirip vektörel çıktıları hesaplamaktadır. Hesaplama işlemi sonrasında rainflow çevrim sayma metodu ile sınıflandırıp tanımladığınız SN eğrisi üzerinden hesaplamalar yapmaktadır. Taşıtın ömrüne karşılık gelen hızlandırılmış yol parkurundan toplanan datalar ile parça dayanım testlerinde uygulanan datalar ömür olarak karşılaştırılmış ve parçaların komponent test çevrim sayıları hesaplanabilmiştir. Sonuç olarak, her iki tasarımın ömür karşılaştırılması yapılmış olup laboratuvar ortamında yapılan parça dayanım testi, araçtan toplanan datalar ve sonlu elemanlar metodu ile parça tasarımı tamamlanmıştır. Denge çubuklarının rig test ömrü belirlenmiş, yorulma ömür hesap metodolojisi tespit edilmiş ve parçanın dayanım kriterleri ortaya konulmuştur.