Oklu kren tasarımı ve sonlu elemanlar metoduyla analizi

Yük kaldırma ve taşıma işlerini yerine getiren makinalardan olan krenler, ağır endüstride, limanlarda, tersanelerde, depolarda kullanım alanı bulmaktadırlar. Kren çeşitlerinden en çok karşılaşılanlar köprülü krenler, portal krenler, oklu krenler ve mobil krenlerdir. Kren tasarımı yaparken, krene etkiyen çeşitli yükler dikkate alınmalıdır. Taşınacak yükün ağırlığı, krenin zati ağırlığı, haraketten doğan dinamik yükler ve rüzgar yükleri kren yükleri olarak sıralanabilir. Bu yüklerin tesirlerinden başka, yapının titreşim etkilerine göre analizinin yapılması da uygun bir tasarım açısından gereklidir. Analizler, kısa süreler zarfında en uygun sonuçlara ulaşmak amacıyla sonlu elemanlar metodu kullanılarak yapılabilmektedir. Tez çalışmasında, limanlar ve tersanelerde çeşitli malları kaldırmak ve taşımak amacıyla kullanılan oklu kren tasarımı yapılmıştır. Tasarımı yapılan 60 m. x 50 ton kapasiteli kren, raylar üzerinde hareket edebilmekte ve döner platforma bağlı ok parçası vasıtasıyla çeşitli malları istenen yere taşıyabilmektedir. Çalışmada öncelikli olarak, kren ve kren çeşitleri hakkında genel bilgiler verilmiştir. Sonrasında, krenin çeşitli tasarım adımları ile nihai halini alan kren geometrik modeli oluşturulmuş, bu modeli oluşturan parçalar tanıtılmış ve tasarımla ilgili hususlar aktarılmıştır. Bu kısımları takiben, FEM ve DIN standartlarına göre kren sınıflandırılması yapılmış, kren tasarımı ile ilgili analitik hesaplamalar irdelenerek gerekli değişiklikler gerçekleştirilmiştir. Kren denge hesapları, kren parçalarının boyutlandırılması, gerekli seçili motor güçlerinin hesapları, halatların seçimi için yapılan hesaplar analitik hesaplamaları oluşturmaktadır. S.E.M ile tasarımı yapılan kren, bu metodla elde edilen sonuçların doğrulamalarının yapılması gerekmektedir. Bu sebeple, kren sehim sonuçlarının, gerilme analizi sonuçlarıyla birlikte Rayleigh-Ritz metodu ve Euler-Bernoulli kiriş teorisi vasıtasıyla da eldeleri sağlanabilmektedir. Ayrıca, Rayleigh metodu sayesinde yapının ilk doğal frekansının eldesi karmaşık olmayan çalışmayla ortaya konabilmektedir. Beşinci bölümde, teorik açıdan yukarda bahsi geçen konuların bilgileri ve prosedür adımları aktarılmıştır. İlerleyen bölümde ise S.E.M yazılım paketi ANSY hakkında bilgiler verilmiş ve basit geometride bir kirişin S.E.M ile çözümü ve Euler-Bernoulli kiriş teorisi vasıtasıyla da doğrulama çalışması yapılmıştır. Yedinci bölümde, değişken kesitli parçalardan oluşan ok parçasının, zati ağırlıktan ve yükler altındayken analizleri gerçekleştirilmiştir. Ok parçasının Rayleigh-Ritz metoduyla sehim ve Euler-Bernoulli kiriş teorisi yardımıyla sehim ve gerilmeleri elde edilmiştir. İlgili sınır koşullarında ve yüklerde S.E.M analizi yürütülmüş ve ok parçası için sonuçlar bulunmuştur. Sonrasında, taşıyıcı gövdenin S.E.M analizleri yine sınır koşulları ve yükler etkisinde gerçekleştirilerek bölüm tamamlanmıştır. Sekizinci bölümde, titreşim analizleri irdelenmiştir. S.E.M ile yapılan ok parçasının modal analizinin doğrulaması ise Rayleigh metoduyla yapının ilk doğal frekansının eldesi ile sağlanmıştır. İlk doğal frekansa karşılık gelen titreşim modu eğilme modudur ve bu modun titreşim analizi açısından en önemli mod olduğu anlaşılmaktadır. S.E.M modal analiz ile ilk on iki modun doğal frekansları ve bu doğal frekanslardaki mod şekilleri elde edilmiştir. Modal analizi takiben harmonik analiz yapılarak, yapının frekans cevabı fonksiyonu bulunmuştur. Son bölümde, sonuçlar yorumlanmış ve bazı önerilerde bulunulmuştur. Rayleigh-Ritz, Rayleigh metodlarıyla bulunana sonuçlar S.E.M sonuçlarıyla karşılaştırılmıştır. S.E.M sonuçlarından sapmalar verilmiş ve görülmüştür ki doğrulama amacıyla kullanılan metodlar iyi yaklaşımlıkla sonuç vermektedirler. Yapılan çalışmaların tasarım ile ilgili sonuçları aktarılmış ve tasarım için yapılan seçimlerden söz edilmiştir. Çalışma neticesinde elde edilen veriler göstermektedir ki; S.E.M sonuçlarını doğrulamak amacıyla Rayleigh-Ritz ve Rayleigh metodlarının kullanılması uygundur. S.E.M analizleri ile tasarım yapılması, hem zaman kazanımı hem de bazı tasarım unsurlarının daha kolay tespit edilmesini sağlamaktadır. Bu sebeplerden ötürü, sonlu elemanlar metodunun pratik ve güvenilir bir tasarım aracı olduğu anlaşılmaktadır.