Otomotiv rotil parçalarının servis ömrünün belirlenmesinde sonlu elemanlar analizi ve deneysel ömür testleri

Otomotiv endüstrisi, sanayileşen ve gelişmekte olan ülkelerin ekonomik kalkınmasında temel yapı taşlarından biri haline gelmiştir. Sektördeki sürekli teknolojik ilerleme ve müşteri taleplerinin çeşitlenmesi, yenilikçilik ve sürekli iyileştirme faaliyetlerini zorunlu kılmaktadır. Süspansiyon sistemlerinin temel amacı; yol tutuşunu iyileştirerek sürüş güvenliğini artırmak ve aynı zamanda konforlu bir sürüş sağlamaktır. Sistem içerisinde yönlendirme fonksiyonu sağlayan küresel mafsallı bileşenler, yüksek yük altında çalışan ve yapısal güvenlik açısından kritik öneme sahip emniyet parçalarıdır. Bu tür parçaların araç sistemine entegre edilmeden önce gerekli testlerden geçirilmesi, güvenilirlik ve performans açısından zorunludur. Küresel mafsala sahip rotiller, tekerlek ile şasi arasındaki mekanik bağlantıyı sağlayan ve hem emniyet hem de sürüş konforu açısından kritik öneme sahip parçalardır. Bu bileşenler, araç altında oluşan kuvvetler ve yön değişimlerine bağlı olarak mekanik yüke ve aşınmaya maruz kalmaktadır. Rotil performansını etkileyen temel aşınma parametrelerinden biri, plastik yatak ile küresel mafsal arasındaki boşluk miktarıdır. Söz konusu boşluğun tasarım sınırlarının altında olması durumunda kısa sürede işlev kaybı ve parça deformasyonu; fazla olması durumunda ise sesli çalışma ve darbe kaynaklı titreşim problemleri gözlemlenmektedir. Yeni ürün geliştirme sürecinde, optimum performans için tasarım doğrulama ve dayanım testleri, sistemin kritik adımlarını oluşturmaktadır. Mevcut uygulamalarda, her yeni tasarımın prototip üretimi tamamlandıktan sonra testlerden geçirilerek onay süreci yürütülmekte ve uygun bulunan parçalar üretim sürecine dahil edilmektedir. Ancak, tasarımın yetersiz olması durumunda, kalıp hazırlığı, malzeme kullanımı, işçilik ve zaman açısından ciddi maliyet artışlarıyla karşılaşılmaktadır. Bu çalışmada, küresel mafsallı rotil bileşenlerinin performansını değerlendirmek ve tasarım doğrulama sürecini optimize etmek amacıyla hem deneysel testler hem de sayısal simülasyon yöntemleri birlikte kullanılmıştır. Öncelikle, fiziksel prototipler üzerinde radyal boşluk statik testi gerçekleştirilmiş; eş zamanlı olarak, sonlu elemanlar analizi (FEA) uygulanmıştır. Gerçekleştirilen analizler sonucunda, deneysel veriler ile sayısal modelleme sonuçları arasında yüksek düzeyde bir korelasyon tespit edilmiş ve iki yöntemin eş çalışabilirliği doğrulanmıştır. Bu doğrultuda, sonlu elemanlar analizlerinin, fiziksel testlerin öncesinde uygulanarak öngörülemeyen tasarım hatalarının üretim öncesi belirlenmesine olanak sağladığı, böylece test sürelerinin ve üretim maliyetlerinin önemli ölçüde azaltılabileceği ortaya konmuştur. Ayrıca, çalışmada kullanılan küresel mafsallı rotil numuneleri yorulma testlerine tabi tutularak, yatak tasarımının dayanımı ve performansı doğrulanmıştır. Laboratuvar testleri ile FEA analizlerin entegre şekilde yürütülmesi; ürün güvenilirliğinin artırılması, prototipleme sayısının azaltılması ve ürün geliştirme döngüsünün kısaltılması açısından etkili bir mühendislik yaklaşımı olarak öne çıkmaktadır.