Çoklu cisimler dinamiği yaklaşımıyla makaralı rulman modelinin geliştirilmesi: Rulman titreşim iletim yolu analizi

Mekanik sistemler, temel ses yayılımı ve titreşim kaynaklarıdır. Gürültü, titreşim ve sertlik (NVH) analizlerinde mekanik sistemlerin titreşim-akustik transfer fonksiyonları etkilidir. Dönen makinalar, makina mühendisliğinde yaygın uygulamalar arasındadır. Bu makinalardaki her mekanik bileşen, toplam titreşim aktarım yoluna etki eder. Bu nedenle, mekanik bir sistemin hassas ve gerçeğe yakın bir NVH modelinin çıkarılması için her bir sistem bileşeninin ayrıntılı olarak modellemesi gereklidir. Ticari çoklu cisimler simülasyonu yazılımlarındaki gelişmeler ile modern bilgisayarların hesaplama kapasitelerindeki ilerlemeler, karmaşık çoklu cisim sistemlerini modellemek ve simülasyonlarını gerçekleştirmeye olanak tanımaktadır. Rulmanlar, dönen milleri taşımak ve hareketi iletmek için kullanılmalarının yanında hareket ve titreşim aktarımında temel unsurlar olarak kabul edilmektedirler. Bu nedenle rulmanların değişen dinamik özellikleri dikkate alınarak doğru bir şekilde modellenmesi gereklidir. Yapılan çalışmalarda, rulman dinamik davranışlarını öngörebilmek için çeşitli rulman dinamik modelleri önerilmiştir. Mevcut modeller endüstride ve akademide yaygın olarak kullanılmasına rağmen, yatak titreşimleri ve titreşim aktarım yolunun tahminindeki doğrulukları hala tartışılmaktadır. Bu bağlamda, makaralı rulman temas mekanizmasının modellenmesi ve uygulanması, rulman titreşim aktarım yolu fonksiyonunda büyük rol oynamaktadır. Rulman temasları, literatürde genellikle Hertz temas ilişkisi olarak kabul edilir. Bununla birlikte, son araştırmalar, mekanik sistem elemanlarının dinamik modellemesinde Elastohidrodinamik (EHD) temasların önemini göstermektedir. EHD temasları Reynolds ve Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (CFD) yöntemleri kullanılarak modellenebilir ve analiz edilebilir. Bu çalışma kapsamında, Hertz, Reynolds ve CFD yöntemleri kullanılarak, farklı temas modellerine dayanan rulman dinamik modelleri geliştirilmiştir. Bu amaçla, rulman temasları Kelvin-Voigt yay-sönümleyici olarak kabul edilmiş ve Çoklu Cisimler Simülasyonu (MBS) ortamında tam rulman modeline genişletilmiştir. Daha sonra dinamik özellikleri ve titreşim iletim yolları incelenmiş ve sonuçlar zaman ve frekans alanında sayısal olarak karşılaştırılmıştır. Sayısal sonuçlar, tam yatak modeli bağlamında yukarıda bahsedilen rulman teması modelleme yöntemlerinin farklılıklarını ve sınırlarını göstermiş ve vurgulamıştır.