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.