Altı krlkli aşıtın Dinamik Analizi HAVACILIK VE UZAY EKNOLOJİLERİ DERGİSİ EMMUZ 5 CİL SAYI (1-14) ALI EKERLEKLİ AŞIIN DİNAMİK ANALİZİ Cihan DEMİR Yıldız knik Ünivrsitsi, Makin Fakültsi, Makin Mühndisliği Bölümü 3439, İSANBUL cdmir@yildiz.du.tr Ncati AHRALI Yıldız knik Ünivrsitsi, Makin Fakültsi, Makin Mühndisliği Bölümü 3439, İSANBUL tahrali@yildiz.du.tr ÖZE Altı tkrlğindn tahrik diln (6x6) araçların arazidki syir durumları v prformansları çok iyi olduğundan dolayı bilhassa askri amaçlı kullanılması yaygındır. Bu çalışmada litratürdki tkniklr, özl amaçlı altı tkrlkli askri taşıt için kullanılarak, titrşimlrin, tkrlk v süspansiyon sistmin ait çşitli yay v sönüm dğrlrin bağlı dğişimi inclnmiştir. orik çalışmalarda "am aşıt" sas alınarak dinamik modllmlr grçklştirilmiştir. Difransiyl dnklmlr, mvcut taşıt için aksları v gövdsi rijit olarak üç srbstlik drcli, süspansiyon sistmi takılması durumunda dokuz srbstlik drcli taşıt modli için ld dildi. Dnysl çalışmada, mvcut taşıt sarsıcı il tahrik dilrk titrşim ölçümlri B&K 515 titrşim analizörüyl, frkans gnlik düzlmind grçklştirilmiştir. Hr iki çalışmadan ld diln rzonans frkansları karşılaştırılmıştır. Doğruluğu dnylrl ispatlanan taşıt modli, silah il atış durumunda arka arkaya yapılan atışların birbirlrini tkilm durumu simülasyonlarında kullanılmıştır. Atış v sürüş durumları için önrilr gtirilmiştir. Anahtar Sözcüklr: Altı tkrlkli taşıt, rzonans frkansı, titrşim analizi. ABSRAC DYNAMIC ANALYSIS OF A SIX-WHEELED VEHICLE Bst to our knowldg, six-whld vhicls hav bttr driving conditions and prformanc critria as compard to four-whld vhicls, spcially for th us of military. Although, th six-whld vhicls hav bttr faturs, in litratur, thr has bn no dynamic analysis carrid out on thos vhicls. Gnrally, dynamic analysis of four-whld vhicl has bn undrtakn. In this work, th six-whld vhicl was modld by using discrt mass, dashpot and spring, as 3 and 9 dgr-of-frdom (DOF) systms that considrd vhicl with / without suspnsion systm. h vhicl modl was constructd into a simulation tool so that input/output and vhicl paramtrs could b changd asily using th modulatd approach. In th xprimntal studis, th xcitation with an lctrodynamic shakr drivn by a sinusoidal signal wr usd to masur th frquncy rspons of th systm (sin-swpt mthod). Vibration masurmnts wr takn by B&K 515 vibration analyzr. h rsults obtaind from xprimnt wr compard with th calculatd ons and a good agrmnt btwn ths rsults wr obtaind. h mathmatical modl which, is vrifid with xprimntal rsults, usd for simulating th firing condition. Kywords: Six-whld vhicl, rsonanc frquncy, vibration analysis. 1. GİRİŞ Günlük hayatımızda çok önmli bir yr tutan motorlu taşıtlar, dinamik olarak oldukça karmaşık sistmlrdir. Bunlar içind arazi taşıtları, yol şartları v kullanım şkli olarak, daha zor durumlara maruz kalırlar. Altı tkrlğindn tahrik diln (6x6) taşıtların arazidki syir durumları v prformansları çok iyidir. Sahip DEMİR, AHRALI 1 olduğu avantajlardan dolayı, askri amaçlı, hafif savaş aracı v silahlı prsonl taşıyıcı olarak kullanılmaktadır. Bu tip taşıtlar ağır silahlı taşıtlara v orduya dstk açısından gidrk artan önm sahiptirlr. Dolayısıyla bu tip taşıtların dinamik analizlri, güvnirlik v prformansa ihtiyaçların-dan dolayı askrlri özllikl ilgilndirmktdir. aşıt özl maksatlı vya askri amaçlarla kulla-nılacaksa, taşıt
Altı krlkli aşıtın Dinamik Analizi yapısı v dinamik davranışlarının torik v dnysl olarak inclnmsi grkmktdir. aşıt dinamik analizinin yapılmasıyla ld dilck yararlar aşağıdaki gibi vrilbilir; 1. aşıtın yapısal zayıflıklarını blirlmk v bunların gidrilmsi yönünd çalışmalar yapmak. aşıt prformansını arttırmak 3. aşıt ömrünü grçk işltm şartlarına gör hsaplamak 4. aşıtlarda oluşabilck hasarları önlmk 5. aşıt kütlsini azaltmak 6. aşıtın tasarım v gliştirm aşamalarına yardımcı olmak 7. aşıt bakım masraflarını azaltmak Bir çok araştırmacı taşıtı; rijit gövd, aks, süspansiyon lmanları v lastiklrdn oluşan dinamik bir modl olarak l almıştır[1]. itrşim ndn olan dış tkilrin d, yol düzgünsüzlüğündn kaynaklandığını kabul tmişlr v yol modlini oluşturmuşlardır[],[3]. Bugün kadar yapılan araştırmaların çoğunda taşıt, simtrik olduğundan dörtt bir olarak modllnmiştir[3]. Bu modllm yaklaşımı (çyrk taşıt modli) çok basit olması v taşıt titrşimlri hakkında ytrli bilgi vrmsindn dolayı önmli bir yr sahiptir. Huh v Hong özl amaçlı, altı tkrlğindn tahrikli bir taşıtın kullanım prformansını inclmişlrdir. aşıt modli ayrık kütllrdn oluşturulmuş v 18 srbstlik drclidir. Bu çalışmada taşıtın arazidki manvra karaktristiklri inclnmiştir. krlk modlini oluşturmada nonlinr v kinmatik tkilri göz önün almışlardır. aşıtın simülasyonu MALAB / SIMULINK d hazırlanarak giriş v çıkış paramtrlrinin kolaylıkla kontrol dilmsi sağlanmıştır. aşıt manvrasında, orta tkrlk tkisinin ihmal dilmycğini göstrmişlrdir[4]. Dmic, taşıt titrşimlrini paramtrik olarak inclmiştir. Bu amaçla oluşturduğu ydi srbstlik drcli rijit gövdli taşıt modlind, titrşim gnliklrini, kütl v atalt momntlrini paramtrik kabul drk pratikt d kullanılabilck bir yöntm gliştirmiştir[5]. Süspansiyon sistminin ana görvi, taşıt gövdsini yoldan gln tkilr karşı izol tmktir. Elbhiry v diğrlri taşıtı kaynaklarda, çyrk modl olarak bilinn yaklaşımla rastgl titrşimlr karşısında taşıt titrşimlrini minimiz dck, optimum süspansiyon dplasmanını bulmuşlardır[6]. Kaya bş srbstlik drcli bir sistm olarak modllnn bir taşıtın hıza bağlı titrşimlrini inclmiştir. aşıtın hız, ağırlık, süspansiyon lmanlarıyla ilgili dğrlri göz önün alınarak simülasyonlar grçklştirilmiştir[7]. Yüksk taşıt titrşim gnliklrinin maksimum dğrlrini minimiz dck optimum süspansiyon lmanlarının tasarımını yapmıştır. Bu amaçla basittn gnl olmak üzr taşıtın farklı dinamik modllrini oluşturup harkt dnklmlrini ld tmiştir. Optimizasyon formülasyonu simplks linr programlama tkniği il yapılmıştır[8]. Ahmd v Goupillon bir traktörün sürücü koltuğuna iltiln titrşimlri tahmin dbilmk için, tkrlk, gövd v koltuk süspansiyon sistmini için alan analitik bir modl gliştirmişlrdir. Bu modld gövd v koltuk süspansiyon sistminin yay v sönüm katsayıları için nonlinr tkilr d göz önün alınmıştır. orik v dnysl sonuçlar karşılaştırılmıştır[9]. Dmir altı tkrlkli bir taşıtın rijit gövdli v lastik gövdli matmatik modllri için frkans analizi yapmıştır. Sinüs-süpürmsi yöntmiyl yapılan dnysl çalışmadan ld diln doğal frkans sonuçlarını torik çalışmalardan ld diln sonuçlarla karşılaştırmıştır. İnsan sağlığı açısından zararlı olan 3-7 Hz. bölgsi içind bulunan doğal frkans dğrlrini bu bölg dışına taşımak için dinamik absorbr uygulaması grçklştirmiştir [1]. Dmir özl amaçlı altı tkrlkli taşıtın doğal frkanslarını torik v dnysl olarak inclmiştir. orik çalışmalarda, çşitli taşıt modllrini sas alarak dinamik analizlri, lastik v rijit gövd için ANSYS v MALAB d grçklştirmiştir. Dnysl çalışmalarla doğruluğu ispatlanan taşıt modli simülasyonlarda kullanılarak silah atış durumları için grilm v titrşim analizlri yapılmıştır[11].. AŞI MODELİNİN OLUŞURULMASI Gövd v akslar rijit kabulüyl yapılan yaklaşımda, mvcut taşıt için modl, gövd v altı adt tkrlktn mydana glmktdir (Şkil 1a.). am taşıt modli vya üç boyutlu modl olarak bilinir. Süspansiyon sistmi takılması durumunda taşıt srbstlik drcsi dokuz olmaktadır(şkil 1b.). aşıt matmatik modlinin oluşturulmasında, kaynaklardaki gnl kabullr göz önünd tutularak: a) Yay karaktristiklri linr, b) Viskoz sönümlyicilr linr, c) krlklrin yol il tmas halind oldukları v Hook kanununa uydukları, d) Yoldan gln kuvvtlrin, tkrlk tmas yüzyi orta noktasına tkidiği kabul dildi. DEMİR, AHRALI
Altı krlkli aşıtın Dinamik Analizi y V y J zz J xx x L3 L 1 L J zz J xx x L3 L 1 L z A.M. θ 3 z m 1 A.M. θ 3 m 1 θ θ k 4 c 4 k5 c 5 k 6 c 6 k 9 c 9 k8 c 8 k 7 c 7 x y4 x y5 x y6 k 1 c 1 k c c 3 k 3 d m 7 k k 1 c 1 1 c 1 k m 6 m 5 c c 11 c 3 k 11 k 3 k 1 c 1 x y4 x y5 x y6 m m 3 m 4 xy3 L x y x y1 x y L yol k 4 c 4 k 5 k 6 c 6 x y3 x y x y1 a) b) Şkil 1. aşıt Modli a) süspansiyon sistmi yok b) süspansiyon sistmi var c 5 x y1 = X y1 sin( ωt ) x y = X y sin( ω(t- V d )) xy3 = X y3 sin( ω(t- V L )) x y4 = X y4 sin( ω(t- V L )) xy5 = X y5 sin( ω(t- V d )) xy6 = X y6 sin( ωt ) (1) x y1, x y, x y3, x y4, x y5, x y6 : yol profillri L: ön v arka aks arası msaf d : ön v orta aks arası msaf V: taşıt hızı L 1 : Ağırlık mrkzi v orta aks arası msaf L : Ağırlık mrkzi v ön aks arası msaf L 3 : Ağırlık mrkzi v arka aks arası msaf Lagrang yöntmind, sistmin nrji toplamları () nolu dnklmd yrin konulur v gnllştirilmiş koordinatlara gör türvlri alınarak harkt dnklmlri ld dilir(3). Mvcut taşıt için sistm matrislri Ek.1 d vrilmiştir. d E k E E k p ED + + = Q.. dt x j xj x j x j j () E k : oplam kintik nrji E p : oplam potansiyl nrji E D : oplam sönüm trimi Q j : Gnllştirilmiş kuvvtlr x j : Gnllştirilmiş koordinatlar.... [M]x + [C]x + [K]x = [F 1]x y + [F ]xy (3) M: Kütl matrisi C: Sönüm katsayıları matrisi K: Yay katsayıları matrisi x: Gnlik vktörü F 1, F : Kuvvt katsayılar matrisi Yol fonksiyonu (1) nolu dnklmd göstrildiği gibi sinüzoidal olarak kabul dildi. Bu yaklaşımla zorlanmış titrşimlrin frkans gnlik ğrilri MALAB d hazırlanan programla çizdirildi. Modl için ld diln (3) numaralı dnklmin sağ tarafını oluşturan zorlayıcı kuvvt yol düzgünsüzlüklrindn DEMİR, AHRALI 3 dolayı glmiştir. aşıta yol boyunca harkt dn tkrlrlklr tarafından kuvvt girişi olduğuna gör yol zamanın bir fonksiyonudur. Dolayısıyla ω taşıtın yol boyunca hızını blirlmktdir[7]. En gnl hald sinüzoidal olarak kabul dilirs; x y = X y sin( ωt + α ) (4) x y = X y sin( ω t )cos( α )+X y sin( α )cos( ω t ) x ys = X y cos( α ), x yc = X y sin( α ) (5) x y = X ys sin( ω t )+X yc cos( ω t ) X y : Yol pürüzlrinin gnliği ω : Yoldaki pürüzlrin açısal hızı Aynı şkild taşıtın cvapları (x 1,x, x 3,...x n ) aşağıdaki şkild yazılırsa; x i = X is sin( ω t )+X ic cos( ω t ) v bu dnklmlr uygun formlarda dnklmlrd yrin yazılıp düznlmlr yapılırsa; X = [Y] -1 F X y (6) çözüm ld dilir. ω [M] + [K] ω[c] [Y] = (7) ω[c] ω [M] + [K] gnliklr aşağıdaki formda ld dilir. Xis Xiys x = X ; x y = (8) ic Xiyc Eld diln X is v X ic dğrlrindn hr frkans dğri için maksimum gnlik X = Xis + Xic (9) olarak ld dilir.
Altı krlkli aşıtın Dinamik Analizi Altı tkrlkli taşıtın sinüzoidal yol şartlarında üç srbstlik drcli modllmd frkans düzlmind farklı sönüm v yay katsayıları için titrşim cvapları simülasyonlar sonucu Şkil v Şkil 3. dki gibi ld dilmiştir (tkrlk sönüm katsayıları, c 1 =c =c 3 =c 4 =c 5 =c 6 =65 Ns/m, yay katsayıları, k 1 =k =k 3 =k 4 =k 5 =k 6 =5784 N/m, X y =.1 )... c=135 Ns/m c=65 Ns/m c=53 Ns/m.. c=135 Ns/m c=65 Ns/m c=53 Ns/m a) b) Şkil. Altı tkrlkli taşıtın farklı sönüm katsayıları için ağırlık mrkzinin a) düşy gnliklri b) z ksni trafındaki açısal gnliklri (Kafa vurma).. k=5 N/m k=5784 N/m k=75 N/m.. k=5 N/m k=5784 N/m k=75 N/m a) b) Şkil 3. Altı tkrlkli taşıtın farklı yay katsayıları için ağırlık mrkzinin a) düşy gnliklri b) z ksni trafındaki açısal gnliklri (Kafa vurma) Altı tkrlkli taşıtın sinüzoidal yol şartlarında dokuz srbstlik drcli modllmd frkans düzlmind farklı sönüm v yay katsayıları için titrşim cvapları simülasyon sonuçları Şkil 4 v Şkil 5 dki gibi ld dilmiştir (süspansiyon sistmin ait yay katsayıları k 1 =k =k 3 =k 4 =k 5 =k 6 = 8966 N/m, sönüm katsayıları c 1 =c =c 3 =c 4 =c 5 =c 6 =1763 Ns/m, X y =.1). DEMİR, AHRALI 4
Altı krlkli aşıtın Dinamik Analizi.. c=1 Ns/m c=1763 Ns/m c=3 Ns/m.. c=1 Ns/m c=1763 Ns/m c=3 Ns/m a) b).. c=1 Ns/m c=1763 Ns/m c=3 Ns/m.. c=1 Ns/m c=1763 Ns/m c=3 Ns/m c) d) Şkil 4. Altı tkrlkli taşıtın farklı yay katsayıları için ağırlık mrkzinin a) düşy gnliklri b) z ksni trafındaki açısal gnliklri (Kafa vurma) c) m kütlsi düşy gnliklri d) m 7 kütlsi düşy gnliklri krlk sönüm v yay katsayılarının farklı dğrlri; lastik havasının alınmış olması (arazid tmas yüzyini arttırarak tkrlk tutuşunun iyilştirilmsi için trcih dilir), dolma lastik kullanılması durumlarına dnk glmktdir. Sönüm katsayısının artmasıyla, titrşimin maksi-mum gnliklri düşmktdir. Ayrıca düşük hızlarda, sönüm titrşimlrin gnliği üzrind pk tkili olmamaktadır. Yüksk hızlarda sönümün tkisi artmaktadır(şkil ). aşıta süspansiyon sistmi takılması sonucunda daha düşük frkanslarda rijit modlar ortaya çıkmaktadır(şkil 4 v Şkil 5). Yalpa titrşimlri için yapılan simülasyonda, ordinat ksnindki dğrlr göz önün alındığında, harkt pratik anlamda oluşmamaktadır v grafik olarak yr almamaktadır. DEMİR, AHRALI 5
Altı krlkli aşıtın Dinamik Analizi.. k=45 N/m k=8966 N/m k=135 N/m.. k=45 N/m k=8966 N/m k=135 N/m a) b).. k=45 N/m k=8966 N/m k=135 N/m.. k=45 N/m k=8966 N/m k=135 N/m c) d) Şkil 5. Altı tkrlkli taşıtın farklı yay katsayıları için ağırlık mrkzinin a) düşy gnliklri b) z ksni trafındaki açısal gnliklri (Kafa vurma) c) m kütlsi düşy gnliklri d) m 7 kütlsi düşy gnliklri 3. ALI EKERLEKLİ AŞIIN DENEYSEL FREKANS ANALİZİ aşıtlar için yapılan dnysl çalışmalar çok pahalı olmakla birlikt hrbir taşıt için ayrı ayrı yapılması grkmktdir. Grçğ yakın modllmnin mümkün olması durumunda dnysl çalışma yrin torik analizlrin çok daha ucuza v daha dtaylı yapılacağı aşikardır. Oluşturulan dny düznğiyl (Şkil 6., Şkil 7.), sistm 1- Hz frkansları arasında dğişn harmonik kuvvt uygulanmıştır. Sistmin frkans düzlmind titrşim cvapları BK 515 titrşim analizörü il ld dilmiştir(şkil 8.). Frkans düzlmindki ölçümlrd ortalamalar alınarak dip gürültülri v çvr gürültülrinin tkisi azaltılmıştır. Kuvvt ürtimi 1- Hz aralığı gidiş gliş olmak üzr dört dfa yapılmıştır. DEMİR, AHRALI 6
Altı krlkli aşıtın Dinamik Analizi DSC4 YÜK 1 DPA AMPLİFİER LDS İREŞİM SAĞLAYICI SOĞUUCU FAN 3 Şkil 6. Dny tsisatı 1: Güçlndirici giriş sinyali : Yük üzrindki algılayıcıdan gln tk kanal kontrol sinyali 3: Bağlantı sinyallri Şkil 7. Altı tkrlkli taşıt dny tsisatı ablo 1. Harmonik tahrik durumu için simülasyon v dny sonuçların karşılaştırılması Rijit gövd Matlab[Hz] Dnysl[Hz] Kafa vurma 3.99 3. Düşy yönd Aşağı-yukarı 5.66 5.-5.6 Yalpa 7.64 7. DEMİR, AHRALI 7
Altı krlkli aşıtın Dinamik Analizi Şkil 8. Altı tkrlkli taşıtın frkans cvabı(ölçüm yri, karkas yapı arka kısmından, düşy yönd) orik çalışmalardan ld diln frkans cvap ğrilri (Şkil a. v b.), dnysl çalışmadan ld diln sonuçlarla (Şkil 8.) yakınsamaktadır. Sayısal dğrlrin karşılaştırılması ablo1. d yapılmıştır. orik v dnysl çalışmada oluşan ufak sayısal farklar dny cihazının ölçm aralığı hassasiytindn kaynaklanmaktadır (ablo 1.). Dnysl sonuçlar v torik sonuçlar arasındaki uygunluk, rijit gövdli matmatik modlin havan silahı atış durumu v diğr yol şartları için simülasyonlarda kullanılabilir olduğunu göstrmk-tdir. aşıtın frkans cvabı inclndiğind (Şkil 8. v ablo 1.), ilk üç frkans, rijit cisim modlarıdır; ilki, kafa vurma (pitch), ikincisi, aşağı-yukarı (bounc), üçüncüsü is yalpa (roll) harktlridir. Yüksk frkanslı kuvvt maruz kaldığında araç taşıyıcı yapısına v plaklara ait lastik modlar tahrik olmaktadır. Düşük zorlama frkanslarında daha çok rijit cisim modları tkindir. 4. SİLAH AIŞI DURUMUNDA ALI EKERLEKLİ AŞIIN İREŞİM SİMÜLASYONLARI Silah platformu orta v arka tkrlk arasındaki bölgddir. Şkil 9. da namlu olarak blirtiln noktada silah tspit yri vardır. Namlu yönü taşıtın arka tarafına doğrudur. Namlu açısı yatayla o -85 o arasındadır. Namlu ksnind 36 N luk gri tpm kuvvti söz konusudur. Pş pş atışlar söz konusu olacağı için taşıt titrşimlrinin namlu açısını dğiştirmmsi fvkalad önmlidir. Bundan dolayı kısa sürd taşıtın stabil hal glmsi grkmktdir. Bu durum göz önün alınarak grkli inclmlr yapıldı. Sistm ait difransiyl dnklmlr ikinci kısımda ld dildi. Bu dnklmlr kullanılarak durum uzayındaki dnklmlr ld dildi. Sistm giriş olarak 36 N luk kuvvt darb olarak tkimktdir. Bu kuvvt sistm n thlikli olarak 85 o lik namlu açısında tkimktdir[şkil1.]. A.M: Ağırlık mrkzi Ltop: Namlunun ağırlıklık mrkzin x ksni yönündki uzaklığı. LLtop: Namlunun ağırlıklık mrkzin z ksni yönündki uzaklığı y y J zz J xx F J zz J xx F m 1 A.M. LLtop m 1 A.M. LLtop k 4 c 4 Ltop k5 c 5 k 6 c 6 k 9 c 9 Ltop k8 c 8 k 7 c 7 m 7 m 6 m 5 k 1 c 1 k c k c 3 3 k k 1 c 1 1 c 1 k c c 11 c 3 k 11 k 3 k 1 c 1 m c d m 3 m 4 k 4 c k c 5 5 k 4 6 c 6 L a) b) Şkil 9. Silah atış durumu için taşıt Modli a) süspansiyon sistmi yok b) süspansiyon sistmi var DEMİR, AHRALI 8
Altı krlkli aşıtın Dinamik Analizi x 15 -.5-1 -1.5 Kuvvt [N] - -.5-3 -3.5-4 1 3 4 5 6 7 zaman [s] Şkil 1. Silah atış durumu için giriş fonksiyonu.6.6.4.4.. x 1 [m] θ [Radyan] -. -. -.4 -.4 -.6 -.6 1 3 4 5 6 7 a) -.8 1 3 4 5 6 7 b)..15.1.5 θ 3 [Radyan] -.5 -.1 -.15 -. -.5 1 3 4 5 6 7 c) Şkil 11. Silah atış durumunda süspansiyonsuz taşıt a) ağırlık mrkzinin düşy gnliklri b) ağırlık mrkzinin z ksni trafındaki açısal gnliklri (Kafa vurma) c) ağırlık mrkzinin x ksni trafındaki açısal gnliklri (Yalpa) DEMİR, AHRALI 9
Altı krlkli aşıtın Dinamik Analizi Mvcut taşıtta süspansiyon sistmi yoktur, takılması durumunda is havan silahı atışı sonucu titrşimlrin.15 nasıl oluşacağı simülasyonlarla inclndi [Şkil 1]..15.1.1.5.5 x 1 [m] -.5 θ [Radyan] -.5 -.1 -.1 -.15 -.15 -. 1 3 4 5 6 7.3 a) -. 1 3 4 5 6 7. b) θ 3 [Radyan]..1 -.1 -. -.3 -.4 x [m].15.1.5 -.5 -.1 -.15 -. -.5 1 3 4 5 6 7 c) -.5 1 3 4 5 6 7 d).3..3..1.1 x 3 [m] -.1 x 4 [m] -.1 -. -. -.3 1 3 4 5 6 7 ) -.3 -.4 1 3 4 5 6 7 f) Şkil 1. Altı tkrlkli süspansiyonlu taşıtın a) ağırlık mrkzinin(m 1 kütlsi) düşy gnliklri b) ağırlık mrkzinin (m 1 kütlsi) z ksni trafındaki açısal gnliklri (Kafa vurma) c) ağırlık mrkzinin (m 1 kütlsi) x ksni trafındaki açısal gnliklri (Yalpa) d) m kütlsi düşy gnliklri ) m 4 kütlsi düşy gnliklri ) m 34 kütlsi düşy gnliklri DEMİR, AHRALI 1
Altı krlkli aşıtın Dinamik Analizi aşıtın süspansiyonsuz durumu için yapılan havan silahı atışı simülasyonlarında, düşy titrşimlr Şkil 11a. da görülcği üzr yaklaşık 1 s lik sürd sönümlnmktdir. Kafa vurma titrşimlri yaklaşık s d sönümlnmktdir (Şkil 11b.). Yalpa titrşimlri is yaklaşık 1,5 s d sönümlnmktir (Şkil 11c.). itrşimlrin sönümlnm sürlri göz önün alındığında, art arda yapılan atışlarda, bir öncki atış sonrası oluşan titrşimlr, diğr atış durumunu tkilmycktir. aşıta süspansiyon takılması sonucu, düşy titrşimlrin gnliklrind v sönümlnm sürsind iki katı bir artış söz konusudur(şkil 1a.). itrşimlrin (kafa vurma harkti) 3,5 s sür içrisind sönümlndiği görülmktdir (Şkil 1b.). Dolayısıyla bir öncki atış sonrası oluşan titrşimlr, sonraki atış snasında namlu açısını tkilmktdir. aşıta süspansiyon takılması, yalpa titrşimlrinin yüksk bir oranda azalmasına sbp olmaktadır(şkil 1c.). krlklrd gövdy oranla daha küçük titrşim gnliklri söz konusudur(şkil 1d., 1., 1f.). 5. SONUÇLAR Bu çalışmada taşıt hızının,süspansiyon lmanlarının,tkrlk özlliklrinin (yay v sönüm katsayıları) taşıt titrşimlri üzrindki tkilri inclnmiştir. Mvcut taşıt için yapılan simülasyonlardan atış sonrası oluşan artık titrşimlrin bir sonraki atışı tkilmdiği görülmüştür. Bununla birlikt taşıtın syir durumu için yapılan torik v dnysl çalışmalarda, titrşimlrin ivm dğrlri yüksk v düşük frkanslarda ortaya çıkan rzonans durumları söz konusudur. Syir konforunu arttırmak v titrşim ivm dğrlrini düşürmk için taşıta süspansiyon takılması durumu simülasyonları yapılmıştır. Simülasyonlar sonucunda titrşimlrin ivm dğrlri düşmkl birlikt atış sonrası oluşan artık titrşimlr bir sonraki atışı tkildiği görülmktdir. Ayrıca rijit gövd modları daha aşağı düşmktdir. İnsan sağlığı için rahatsız dici bölg 3-7 Hz aralığında bulunan düşy v kafa vurma modları için sistm dinamik absorbr takılması uygun olacaktır[1],[13]. Konstrüksiyon açısından uy-gun olan gövd içrsindki arka kısma yrlştirilbilir. Böylc ana gövd titrşimlrind sönümlnm sağlanmış olur v rijit modlar yukarı ötlnir. aşıt konforunun arttırılması için alınabilck önlmlr aşağıdaki gibi sıralanabilir; 1) Dinamik absorbr klm ) Sönümlyici(absorbr) klnbilir. 3) Yaylar yumuşatılabilir. Atış sonrası titrşim sönümlm sürsi artacağı için, atış snasında taşıtı yr sabitlyn harktli ayakların taşıta klnmsi tavsiy dilir. 6. KAYNAKLAR [1] Robson, J.D., "Stochastic Road Inputs and Vhicl Rspons, Vhicl Systm Dynamics, 5:1-13, 1975/76. [] Dodds,C. J. v Robson, J. D., "h Dscription of road surfac roughnss", Journal of Sound and Vibration, 31():175-183, 1973. [3] Gobbi, M. v Mastinu, G., "Expctd Fatigu Damag of Road Vhicls du to Road xcitation "Vhicl Systm Dynamics Supplmnt, 8:778-788, 1998. [4] Huh, K., Kim, J., Hong, J., "Handling and Driving Charactristics For Six-Whld Vhicls", Procdings of th I MECH E Part D Journal of Automobil Enginring, vol. 14, no., pp. 159-17(1), Fbruary. [5] Dmic, M., "Idndification of Vibration Paramtrs for Motor vhicls" Vhicl Systm Dynamics, 7:68-88, 1997. [6] Elbhiry, E. M., Karnopp, D. C., "Optimal Control Of Vhicl Random Vibration With Constraind Suspnsion Dflction" Journal of Sound and Vibration, 189 (5): 547-564, 1996. [7] Kaya, F., Bilgisayar Yardımıyla aşıt itrşimlrinin İnclnmsi, Yıldız Ünivrsitsi Drgisi, 3:39-5, 1986. [8] Yüksk, İ., aşıt itrşimlrinin Optimizasyonu, Y..Ü. Fn Bilimlri Enstitüsü Doktora zi, İstanbul, 1995. [9] Ahmd,.B., Goupillon, J.F., Prdicting h Rid Vibration of an Agricultural ractor, Journal of rramchanics, vol.34, no.1, pp. 1-11, 1997. [1] Dmir, C., Altı krlkli aşıtın Dnysl v orik Olarak Frkans Analizi, Dinamik Absorbr Uygulaması, Havacılık v Uzay knolojilri Drgisi, Cilt 1, Sayı 4(7-4), 4. [11] Dmir, C., Altı ahrikli (6x6) Askri Bir Aracın Silah Atış Pozisyonlarında v Arazid Syir Halind Dinamik Durumunun İnclnmsi, Y..Ü. Fn Bilimlri Enstitüsü Doktara zi, İstanbul, 3. [1] Griffin, M. J., Handbook of Human Vibration, 1. Baskı, Acdmic Prss, California, 99-13, 199. [13] Gillspi,. D., Fundamntals of Vhicl Dynamics, 1. Baskı, Socity of Automotiv Enginrs, 15-193, 199. DEMİR, AHRALI 11
Altı krlkli aşıtın Dinamik Analizi 7. EKLER Ek 1. Üç srbstlik drcli taşıt modli için sistm matrislri m1 M= jzz j yy c1+ c + c3 + c4 + c5 + c6 cl 1 3 cl 1 c3( L1+ L) + cl 4 3 cl 1 3 + cl 1 + c3( L1+ L) + cl 4 3 C = simtrik cl 5 1 c6( L + 1 L) + cl + 5 1 c6( L + 1 L) ( cl 1 3 + cl 1+ c3( L1+ L) + cl 4 3 ( c1 c c3 + c4 + c5 + c6) ( c1+ c + c3 + c4 + c5 + c6) 4 cl 5 1 c6( L1+ L) k1+ k + k3 + k4 + k5 + k6 kl 1 3 kl 1 k3( L1+ L) + kl 4 3 kl 1 3 + kl 1 + k3( L1+ L) + kl 4 3 K = simtrik kl 5 1 k6( L + 1 L) + kl + 5 1 k6( L + 1 L) ( kl 1 3 + kl 1+ k3( L1+ L) + kl 4 3 ( k1 k k3+ k4 + k5 + k6) ( k1+ k + k3+ k4 + k5 + k6) 4 kl 5 1 k6( L1+ L) k3 k k1 k6 k5 k 4 F1= kl 3 kl 1 kl 1 3 kl 6 kl 5 1 kl 4 3 k3 k k1 k6 k5 k4 c3 c c1 c6 c5 c 4 F= cl 3 cl 1 cl 1 3 cl 6 cl 5 1 cl 4 3 c3 c c1 c6 c5 c4 xy = xy 1 xy xy3 xy4 xy5 xy6 ;....... xy = xy1 xy xy3 xy4 xy5 xy6 1 3 ;.... x x1 θ θ3 x = x θ θ = ;........ x = x1 θ θ3 DEMİR, AHRALI 1
Altı krlkli aşıtın Dinamik Analizi Ek. Altı krlkli Süspansiyonlu aşıt İçin Dokuz Srbstlik Drcli Modl İçin Kütl, Sönüm V Rijitlik Matrislri Kütl matrisi lmanları; m1 j zz j yy m M= m3 simtrik m4 m 5 m6 m 7 Sönüm matrisi lmanları; c+c+c+c+c+c 1 3 7 8 9 -cl+cl+cl+cl+cl1-cl 1 3 1 3 7 8 9 3 cl 1 3 +cl 1 +cl 3 +cl 7 +cl 8 1 +cl 9 3 (-c-c-c+c+c+c) 1 3 7 8 9 (cl-cl-cl+cl+cl-cl) 1 3 1 3 7 8 1 9 3 (c+c+c+c+c+c) 1 3 7 8 9 4 -c1 c1l 3 c1 c 1+c 4 -c -cl 1 c c +c 5 simtrik C= -c3 -c3l c3 c 3+c 6 -c7 -c7l -c7 c 7+c 1 -c8 -c 8L 1 -c 8 c 8+c 11 -c9 c9l 3 -c9 c 9+c 1 Rijitlik matrisi lmanları; k1+k +k 3+k 7+k 8+k9 -kl+kl+kl+kl+kl-kl 1 3 1 3 7 8 1 9 3 k1l 3 +kl 1 +kl 3 +kl 7 +kl 8 1 +kl 9 3 (-k-k-k+k+k+k) 1 3 7 8 9 (kl-kl-kl+kl+kl-kl) 1 3 1 3 7 8 1 9 3 (k+k+k+k+k+k) 1 3 7 8 9 4 -k1 k1l 3 k1 k1+k 4 -k -k L1 k k+k 5 simtrik K = -k3 -k 3L k3 k3+k 6 -k7 -k7l -k 7 k7+k 1 -k8 -k 8L1 -k8 k8+k 11 -k9 k9l 3 -k 9 k9+k 1 DEMİR, AHRALI 13
Altı krlkli aşıtın Dinamik Analizi ÖZGEÇMİŞLER Yrd. Doç. Dr. Cihan DEMİR Lisans 199-1994 Y..Ü. Makina Fakültsi, Makin Mühndisliği Yüksk Lisans 1994-1997 Y..Ü. Fn Bilimlri Enstitüsü Makin Müh. Anabilim Dalı, Enrji Programı Doktora 1997-3 Y..Ü. Fn Bilimlri Enstitüsü Makin Müh. Anabilim Dalı, Konstrüksiyon Programı Çalıştığı kurumlar: YÜ Makin Fakültsi Makin Mühndisliği Bölümü Araştırma Görvlisi 1996-5 YÜ Makin Fakültsi Makin Mühndisliği Bölümü Yrd. Doç. Dr. 5-dvam diyor Prof. Ncati AHRALI Yüksk 197 Yüksk Lisans, İÜ Makin Fakültsi, Lisans Doçnt 1978 Doçntlik, İ.D.M.M Akadmisi, Makin Bölümü Profsör 1988 Profsörlük, Yıldız knik Ünivrsitsi, Makin Bölümü. Çalıştığı kurumlar: YÜ Makin Fakültsi Makin Mühndisliği Bölümü Öğrtim Üysi 197-dvam diyor DEMİR, AHRALI 14