Bir yolcu vagonunun dinamik tasarımı ve titreşim konferunun analizi üzerine bir yaklaşım

Raylı araç dinamiğinin matematik modellemesindeki gelişmeler, tasarım mühendisine gerçek çalışma şartlarına yakın şartlar altında aracın dinamik davranışını inceleme imkanı verir. Daha henüz ürünün ortada olmadığı imalattan önceki proje tasarım aşamasında, bir yolcu vagonunun araç seyir kalitesini ve yolcu konforu kalitesini optimize edebilmek için değişik etkileri de gözönüne alarak, aracın dinamik davranışını etkileyen sistem parametrelerinin önceden hesaplanmasının amaçlandığı bu çalışmada sistem davranışı hesabı için Modal Analiz-Sonlu Elemanlar kombine yöntemi kullanılmıştır. Süspansiyon tasarımı olarak da isimlendirilen bu çalışmada, aracın düşey titreşimlerini inceleyebilmek için gerçek sistemin özelliklerini en iyi şekilde yansıtacak bir dinamik eşdeğer sistem modeli geliştirilerek, toplu kütleli ve sürekli elastik çubuk sistem modelleri sönümlü ve sönümsüz haller için incelenmiştir. Literatürde belirtilen dinamik tasarım kriterleri ve standartlarda belirtilen konfor değerlerini elde edebilmek için geliştirilen etkin bilgisayar programları ile sistem davranışı hesaplanmış, sistemin fiziksel parametrelerinin sistem davranışı üzerindeki etkileri incelenmiştir. Akslardan harmonik tahrik halinde geçici rejim titreşimleri de dahil sistem davranışı sönümlü ve sönümsüz haller için hesaplanmıştır. Ayrıca istatistiki kuvvetlerle tahrik halinde aracın rastgele sistem davranışı da hesaplanmıştır. Sürekli elastik çubuk sistem modelle- mesi halinde, vagon gövdesi eşit boyda sonlu elemanlara bölünerek, düğüm noktalarının yer değişimleri ve kesit dönmeleri hesaplanmış tır. Bu hal için sistem matrisleri sonlu elemanlar yöntemi yaklaşımı kullanılarak elde edilmiştir. Problemin sönümlü olarak ele alınışın da dış viskoz sönüm elemanları yanısıra, vagon gövdesine kütle ve rijitlik matrisiyle orantılı iç sönüm uygulanmıştır. Boji ve akslar toplu kütleler olarak model lenmiştir. Vagon gövdesi dört adet elastik mesnet üzerinde boji şasilerine ve her boji şasisi dört adet yay ve dört adet amortisör ile iki aksa bağlanır. Hesaplarda ince çubuk etkileri yanısıra, dönme ataleti etkileri de gözönüne alınmıştır. Ayrıca aerodinamik kuvvetlerin sistem davranışı üzerindeki etkileri de incelenmiştir. Vagon gövdesinin birinci eğilme modu doğal frekansı fıalO Hz şartı sağlanmıştır. Hesaplanan ve ölçülen ivme değerleri konfor şartlarını sağlamaktadır. Sistemin doğal frekansları sönüm değerleri ile çok fazla değişmemektedir. Vagon gövdesinin yüksek eğilme ri- jitliğine sahip olması halinde, toplu kütleli sistem modelleri ile sürekli sistem modelleri yaklaşık aynı sonuçları vermektedir. Daha düşük eğilme rijitliği halinde vagon orta noktası ile uç noktalar arasında farklı değerler elde edilmektedir. Boji elastik mesnetleri nin daha yumuşak halleri için vagon gövdesi serbest çubuk gibi davranmaktadır. Aerodinamik etkiler süspansiyon tasarımı açısından ihmal edilebilecek düzeydedir. XIV