MEKANİK TİTREŞİMLER ve İZOLASYONU (Teorik Açıklamalar ve Uygulamalar)

Transkript

1

2 T.C. CELAL BAYAR ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MEKANİK TİTREŞİMLER ve İZOLASYONU (Teorik Açıklamalar ve Uygulamalar) PROF. NECATİ TAHRALI YTÜ Makine Mühendisliği Bölümü Emekli Öğretim Üyesi YRD.DOÇ.DR. S. MURAT BAĞDATLI CBÜ Makine Mühendisliği Bölümü Öğretim Üyesi Celal Bayar Üniversitesi Yayınları Yayın No:

3 Celal Bayar Üniversitesi Yönetim Kurulu'nun 17/01/2014 tarih ve 2013/03 sayılı ve I nolu kararları ile basılmıştır. MEKANİK TİTREŞİMLER ve İZOLASYONU (Teorik Açıklamalar ve Uygulamalar) Prof. Necati TAHRALI YTÜ Makine Müh. Bölümü Emekli Öğretim Üyesi Yrd. Doç.Dr. S. Murat BAĞDATLI CBÜ Makine Mühendisliği Bölümü Öğretim Üyesi Kapak Tasarım: Ali Çürük CBÜ Rektörlük Matbaası Baskı - Cilt : Celal Bayar Üniversitesi Rektörlük Matbaası MANİSA 1. Baskı ISBN: Bu kitabın Türkçe yayın hakları kitabın hukuki yayımcısına ait olup her hakkı saklıdır. Hiçbir bölümü ve paragrafı kısmen veya tamamen ya da özet halinde, fotokopi, faksimile veya başka herhangi bir biçimde çoğaltılamaz, dağıtılamaz yeniden elde edilmek üzere saklanamaz. Normal ölçüyü aşan iktibaslar yapılamaz ancak normal ve kanuni iktibaslarda kaynak gösterilmesi zorunludur.

4 Değerli Hocamız Merhum Prof. Dr. Fuad PASİN i (İTÜ) Rahmetle Anar ve Aziz Hatırasına ithaf ederiz. ÖNSÖZ Makine ve Elemanlarının tasarımında göz önünde tutulması gereken en önemli üç konu vardır: 1) Gerilmelerin 2) Şekil Değiştirmelerin (Deformasyonların) 3) Mekanik Titreşim Hareketlerinin frekans ve genliklerinin (pülzasyonların) emniyetli sınırlar içinde olmalarını sağlamaktadır. Mekanik Titreşimler ve İzolasyonu nda bu kitapta, mekanik titreşim hareketleri ile ilgili teorik açıklamalar ve uygulamalar verilmiştir. Mekanik titreşim hareketleri ile bunları meydana getiren dinamik kuvvetler, dinamik Radyal-Torsiyonal momentler karmaşık (kompleks) düzlemde dönen vektörler metodu esas alınarak analizler yapılmıştır; karmaşık düzlemde vektörler, trigonometrik düzlemde zamana göre sinüsoidal değişimler grafik olarak gösterilmiştir. Dinamik kuvvetler ve momentlerin meydana getirdiği titreşim hareketlerinin genliklerinin sınırlandırılması, sayısal uygulama örnekleriyle açıklanmıştır. Örneklerin çoğunlukla makine mühendisliğinin gerçek problemleriyle ilgili olması göz önünde tutulmuştur. Kitabın hacmini çok artırmamak için, açıklanan örneklerde, Öteleme- Radyal dinamik sistemler için yapılan analizler çoğunluktadır. Burulma-Torsiyonal dinamik sistemler için benzeşim-analog metodu ile mütekabil parametreler esas alınarak uygulama örnekleri okuyucu tarafından gerçekleştirilebilir. Titreşimler mikrop gibidir. Hem faydalı hem de zararlıdır. Titreşim hareketleri ve işletme şartlarını (parametrelerini) uyumlu olarak değiştirmek suretiyle makine ve insan sağlığı için gerekli emniyetli sınır değerler sağlanabilir. Fakat bu, her zaman mümkün olmayabilir. Bu durumda izolasyon elemanları izolatörler, amortisörler, damperler vs. sisteme dahil edilerek emniyetli bölgede çalışmalar gerçekleştirilmelidir. Bu kitapta emniyetli titreşim hareketlerinin, yönetmelik ve standartlar göz önüne alınarak yapılması gereken analizler uygulama örnekleriyle açıklanmıştır. Kitabın öğrencilere, mühendislere, araştırmacılara yararlı olmasını dileriz. Necati TAHRALI - S. Murat BAĞDATLI Ocak 2014, MANİSA ii

5 İÇİNDEKİLER ÖNSÖZ... ii İÇİNDEKİLER... iii SEMBOLLER ve BİRİMLER... vi 1. BÖLÜM GİRİŞ: MEKANİK TİTREŞİMLERDE ÖNEMLİ PARAMETRELER Kütle ve Frekans Tabii Frekans: Yay Katsayısı Yayların Bağlanışı: Burulmada Yay Katsayısı Hesabı: Elastisite Modülleri, Gerilmeler ve Yay Katsayıları: Frekansları Aynı veya Farklı Mekanik Titreşimlerin Trigonometrik ve Karmaşık (Kompleks) Düzlemde Hesaplanması Dönen Vektörler Titreşim Hareketlerinin (Kompleks) Karmaşık Düzlemde Hesaplanması: Dönel Vektörlerin İki Düzlemde Hesabı: Karmaşık (Kompleks) Düzlemde Kuvvet, Moment Ve Titreşim Vektörleri Faz Açısı 0 Olan Vektörlerde İşlemler Frekansları Eşit Vektörlerde İşlemler Frekansları Farklı Titreşimler Karmaşık (Kompleks) Düzlemde Dönen Vektörler ÖRNEKLER Örnek: Örnek: Örnek: Örnek: Örnek: BÖLÜM TEK SERBESTLİK DERECELİ MEKANİK TİTREŞİM HAREKETLERİ Öteleme (Radyal) Titreşim Hareketleri Burulma (Torsiyonel) Titreşim Hareketleri Mekanik Titreşimlerde Doğal Frekansın ( n ) Hesaplanması Metodları iii

6 Enerji Metodu: Tek Kütle ve Birleşik Yay Bağlantıları Olan Durumda ( n) Hesabı MAFSALLI SİSTEMLERDE TİTREŞİMLER Kütle Atalet Momentleri ve Yay Katsayılarının (Sabitlerinin) Millere İndirgenmesi Hesapları Örnek: Örnek: BÖLÜM İki Serbestlik Dereceli Titreşim Hareketlerinin İncelenmesi BÖLÜM Titreşimler Niçin İzole Edilmelidir? Titreşim İzolasyonu Titreşim İzolasyonu ve Geçirgenlik (G) Hesapları Dış Sönümleyici Kullanarak Geçirgenlik Hesabı Parazit Etkilerle Titreşimlerin Kontrolü (Titreşim Amplitudlerinin Sınırlandırılması) Parazit Titreşimin Maksimum Değeri Vektör olarak parazitlerin incelenmesi: ÖRNEKLER Örnek: Örnek: Örnek: Örnek: Örnek: Örnek: Örnek: ENERJİ DAĞITIMI (DİSSİPASYONU) Harmonik Hareketlerde Yapılan İş DENGELEME (BALANS) Rijit Rotor KÜTLE DENGELEME HESAPLARI Aynı Düzlemde Dengeleme (Usulleri) Örnekleri ÖRNEKLER: iv

7 Örnek: Örnek: Örnek: Örnek: Örnek: FARKLI DÜZLEMLERDE BULUNAN KÜTLELERİN DENGELENMESİ MÜKEMMEL (İDEAL) DENGELEME YAPILMASI KRANK BİYEL MEKANİZMASININ DENGELENMESİ VE YATAKLARA GELEN ATALET (DİNAMİK) KUVVETLERİN HESAPLANMASI Kütle Atalet Kuvvetleri ve Yatak Kuvvetlerinin Hesaplanması OTOMOBİL SÜSPANSİYON SİSTEMLERİ (OTOMOBİL ABSORBERLERİ) Bir Otomobil Tekerleğinin Düşey İvmesi Bölüm Makinenin Temelleri Makine Temellerinin Boyutlandırılması EKLER Yay Katsayıları: TSE Titreşim ve Şok Standartları KAYNAKLAR İNDEX TABLOSU v

8