Musa DEMİRCİ KTO Karatay Üniversitesi Konya - 2015 1/46
ANA HATLAR Temel Kavramlar Titreşim Çalışmalarının Önemi Otomatik Taşıma Sistemi Model İyileştirme Süreci Modal Analiz Deneysel Modal Analiz Sayısal Modal Analiz Otomatik Taşıma Sistemi Deneysel Modal Analizleri Otomatik Taşıma Sistemi Deplasman Grafikleri Otomatik Taşıma Sistemi PSD Grafikleri Otomatik Taşıma Sistemi Sayısal Analizleri Ansys ile Modal Analiz Ansys ile Sistem Statik Analizi Sonuçlar ve Öneriler 2/46
TEMEL KAVRAMLAR Frekans Genlik Periyot Matematiksel modelleme Hareket denklemi Serbestlik derecesi Doğal frekans Rezonans 3/46 3
TEMEL KAVRAMLAR T Deplasman, x A 6 4 2 0-1 0 1 2 3 4 5-2 -4 Zaman, s -6 f = 1 T 4/46 4
TEMEL KAVRAMLAR x 1 6 4 2 t 0-2 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5-4 -6 6 x 2 4 2 t 0-2 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5-4 x 3-6 6 4 2 0 t -2 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5-4 -6 x=x 1 + x 2 + x 3 15 10 5 0 t -5 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5-10 -15 5/46 5
TİTREŞİM ÇALIŞMALARININ ÖNEMİ Tacoma Narrows köprüsü: 1 Haziran 1940 da açıldı, 7 Kasım 1940 da rüzgardan oluşan titreşimler sebebiyle çöktü. 6/46 6
TİTREŞİM ÇALIŞMALARININ ÖNEMİ Takım tezgahlarında meydana gelen titreşimler 7/46 7
OTOMATİK TAŞIMA SİSTEMİ Yedi temel malzeme taşıma aracı aşağıdaki şekilde sınıflandırılabilir: Konveyörler Palet taşıyıcıları Yük vagonları Vinç kolları, vinçler ve yük asansörleri Robotlar AGV ler Depo malzeme taşıma araçları (Heragu, 2008). 8/46
Mevcut Otomatik Taşıma Sistemi 9/46
OTOMATİK TAŞIMA SİSTEMİ Taşıma İstasyonu İşleme İstasyonu Ayırma İstasyonu Motor Matkap Motor Piston1 Piston2 Piston3 SENSÖR Pnömatik Tutucu Pnömatik Tutucu Ürün Konveyor Ürün Deposu Döner Tabla SENSÖR Kutu 1 Kutu 2 Kutu 3 10/46
MODEL İYİLEŞTİRME SÜRECİ Otomatik Taşıma Sistemi Solidworks ile CAD tasarımı Modal testler Ansys ile sonlu elemanlar analizi LMS Test.Lab ile Modal analiz Otomatik taşıma sisteminde İyileştirme Model iyileştirme süreci ana adımları 11/46
Modal Analiz Modal analizde yapının doğal frekansları, sönüm oranı ve mod şekilleri elde edilir. Sistemde rezonans oluşabilecek bölgelerin ve girdi frekanslarının belirlenebilmesi açısından doğal frekansların bilinmesi önemlidir. Bu yöntemin esası, yapıya uygulanan bir etki altında yapının göstermiş olduğu tepkilerin ölçülmesine dayanmaktadır. Frekans tepki fonksiyonu (FTF) 12/46
Modal Analiz Bir yapının, ilgilenilen frekans alanındaki bütün doğal frekansları için modal parametrelerin belirlenmesi prosesidir 13/46
Modal Analiz 14/46
Modal Test Sistemi Tepki sensörü Veri toplama Bilgisayar Test nesnesi Kuvvet sensörü Tahrik edici Amplifikatör Sinyal jeneratörü& Kontrolcü Modal test sistemi 15/46
Deneysel Modal Analiz Amaç: Yeterli FTF fonksiyonu oluşturmak Modal Parametreleri belirlemek a) b) a) İvmeölçer b) Modal çekiç 16/46
Deneysel Modal Analiz Veri toplama sistemi Deneysel modal analiz veri toplama sistemi 17/46
Deneysel Modal Analiz İvmeölçerlerin yerleştirilmesi 18/46
Çekiç testi Yaygın ve basit Maliyeti düşük Kısa zamanda test yapabilme Büyük yapılar için imkansız olabilir. Çekiç ucu seçimi önemlidir. 19/46
Çekiç testi 20/46
Lazer Deplasman Sensörü ile Ölçüm 21/46
OTOMATİK TAŞIMA SİSTEMİ DENEYSEL MODAL ANALİZLERİ Modal Çekiç 3 Adet ivmeölçer & 1 adet ivmeölçer (çekiç noktası dolaştırılarak) LMS Test. Lab yazılımı [LMS International, 2012] Deplasman Ölçümleri: lazer deplasman ölçüm sensörü [Micro-Epsilon, ILD1700] İvmeölçer verileri ile 22/46
Mevcut Otomatik Taşıma Sistemi Deneysel Modal Analizleri Z Y X 23/46
Mevcut Otomatik Taşıma Sistemi Deneysel Modal Analizleri Modlar DENEYSEL (LMS) MOD ŞEKLİ Mode 1 7.76 Hz Eğilme Mode 2 15.43 Hz Eğilme Mode 3 36.59 Hz Burulma Mode 4 58.58 Hz Burkulma Modlar Mode 1 Mode 2 Mode 3 Mode 4 Mod Sönümleme Oranları (LMS) 5.33 % s 1.45 % s 7.43 % s 14.44 % s 24/46
Z Mevcut Otomatik Taşıma Sistemi Deplasman Grafikleri Y X 1 Mevcut Sistem Lazer deplasman Deplasman [mm] 0.5 0-0.5-1 -1.5 0 5 10 15 20 Zaman [s] Lazer veriler için Genlik [mm] Karekök Ortalama (RMS) Mevcut Sistem 0,7766 0,5072 25/46
Mevcut Otomatik Taşıma Sistemi Deplasman Grafikleri Y Z X Deplasman [mm] 0.6 0.4 0.2 0-0.2 Deplasman [mm] 0.3 1Mevcut sistem Z ekseni ivme Mevcut sistem x ekseni ivme deplasman Mevcut deplasman sistem Y ekseni ivme deplasman 0.2 0.5 0.1 0-0.1 Deplasman [mm] 0-0.5-0.2-0.4 0 5-1 10 0 5 10 15 20 0 15 5 20 Zaman [s] 10 15 20 Zaman [s] Zaman [s] Mevcut sistem Genlik [mm] Karekök Ortalama(RMS) X ekseni 0,44616 0,04603 Y ekseni 0,68364 0,06952 Z ekseni 0,18302 0,01371 26/46
Tasarım 1 Modeli Deneysel Modal Analizleri 27/46
Tasarım 1 Modeli Deneysel Modal Analizleri Modlar DENEYSEL (LMS) MOD ŞEKLİ Modlar Mod Sönümleme Oranları (LMS) Mode 1 12.48 Hz Eğilme Mode 2 22.35 Hz Eğilme Mode 3 82.76 Hz Burulma Mode 4 118.35 Hz Burkulma Mode 1 Mode 2 Mode 3 Mode 4 1.27 % s 6.10 % s 5.52 % s 2.39 % s 28/46
Tasarım 1 Modeli Deplasman Grafikleri Deplasman [mm] 1 0.5 0-0.5-1 Tasarım 1 Mevcut Sistem -1.5 0 5 10 15 20 Zaman [s] Tasarım 1 prototipi Y ekseni lazer deplasman grafiği karşılaştırması 29/46
Tasarım 1 Modeli Güç Spektrum Yoğunluğu (PSD) Grafikleri [g 2 /Hz] 4 x 10-4 3 2 1 3 x 10-3 Tasarım 1 X ekseni Mevcut sistem X ekseni [g 2 /Hz] 2 1 Tasarım 1 Y ekseni Mevcut sistem Y ekseni 0 0 0 50 100 150 200 0 250 50 100 150 200 250 Frekans [Hz] Frekans [Hz] 1.5 x 10-3 Tasarım 1 Z ekseni Mevcut sistem Z ekseni [g 2 /Hz] 1 0.5 0 0 50 100 150 200 250 Frekans [Hz] 30/46
Tasarım 1 Modeli Deplasman Grafikleri Deplasman [mm] 0.4 0.2 0-0.2 1 Tasarım 1 X ekseni Mevcut sistem X ekseni 0.5 Deplasman [mm] 0-0.5 Tasarım 1 Y ekseni Mevcut sistem Y ekseni -0.4-1 0 5 10 15 20 0 5 10 15 20 Zaman [s] Zaman [s] Deplasman [mm] 0.4 0.2 0-0.2 Tasarım 1 Z ekseni Mevcut sistem Z ekseni -0.4 0 5 10 15 20 Zaman [s] 31/46
Tasarım 1 Modeli Deplasman Grafikleri Tasarım 1 Genlik [mm] Karekök Ortalama (RMS) Tasarım 1 Genlik Yüzde Farkı RMS Yüzde Farkı X ekseni 0,19852 0,02786 Y ekseni 0,62815 0,0574 Z ekseni 0,27911 0,03998 X ekseni -124,7% -65,2% Y ekseni -8,8% -21,1% Z ekseni 34,4% 65,7% 32/46
Motor Çalışma Frekansının Ölçülmesi 33/46
OTOMATİK TAŞIMA SİSTEMİ SAYISAL MODAL ANALİZLERİ Ansys ile Modal Analiz 34/46
Mevcut Otomatik Taşıma Sistemi Sayısal Modal Analizleri Mevcut sistem NUMERİK (ANSYS) MOD ŞEKLİ Mode 1 7,88 Hz Eğilme Mode 2 14,57 Hz Eğilme Mode 3 33,24 Hz Burulma Mode 4 48,80 Hz Burkulma 35/46
Mevcut Otomatik Taşıma Sistemi Sayısal Modal Analizleri Mevcut taşıma sistemi birinci eğilme modu (7,88 Hz) Mevcut taşıma sistemi dikey eğilme modu (14,57 Hz) 36/46
Mevcut Otomatik Taşıma Sistemi Sayısal Modal Analizleri Mevcut taşıma sistemi burulma modu (33,24 Hz) Mevcut taşıma sistemi burkulma modu (48,8 Hz) 37/46
Otomatik Taşıma Sistemi Tasarım 1 Modeli için Sayısal Modal Analizleri Tasarım 1 NUMERİK (ANSYS) MOD ŞEKLİ Mode 1 12.92 Hz Eğilme Mode 2 22.49 Hz Eğilme Mode 3 73.83 Hz Burulma Mode 4 115.14 Hz Burkulma 38/46
Otomatik Taşıma Sistemi Tasarım 1 Modeli için Sayısal Modal Analizleri Tasarım 1 yatay eğilme modu (12.92 Hz) Tasarım 1 dikey eğilme modu (22.49 Hz) 39/46
Otomatik Taşıma Sistemi Tasarım 1 Modeli için Sayısal Modal Analizleri Tasarım 1 burulma modu (73.83 Hz) Tasarım 1 burkulma modu (115.14 Hz) 40/46
Otomatik Taşıma Sistemi Statik Analizleri Statik Analiz Maksimum Minimum Mevcut sistem 1,3MPa 0,0002MPa 41/46
Otomatik Taşıma Sistemi Statik Analizleri Otomatik Taşıma Sisteminin toplam deformasyon dağılımı 42/46
SONUÇLAR DENEYSEL MODAL ANALİZ Mevcut Sistem Tasarım 1 MOD ŞEKLİ Mode 1 7.76 Hz 12.48 Hz Eğilme Mode 2 15.43 Hz 22.35 Hz Eğilme Mode 3 36.59 Hz 82.76 Hz Burulma Mode 4 58.58 Hz 118.35 Hz Burkulma SAYISAL MODAL ANALİZ Mevcut Sistem Tasarım 1 MOD ŞEKLİ Mode 1 7,88 Hz 12.92 Hz Eğilme Mode 2 14,57 Hz 22.49 Hz Eğilme Mode 3 33,24 Hz 73.83 Hz Burulma Mode 4 48,80 Hz 115.14 Hz Burkulma 43/46
SONUÇLAR Sonlu elemanlar yöntemi ile modellenen yapı deneysel sonuçlar ile doğrulanmıştır. Modal Analiz ile doğal frekanslar, salınım şekilleri ve sönümleme miktarları elde edilmiştir. Mevcut sistemin tahrik frekanslarının bandından dışında olacağı yeni tasarımlar geliştirilmiştir. Bütün tasarımların ivmeölçer ve lazer deplasman sensörü yardımı ile deplasman grafikleri elde edilmiştir. Bütün tasarımların PSD grafikleri elde edilmiştir. 44/46
SONUÇLAR Mevcut sistemin pozisyonlama, direngenlik gibi yapısal özelliklerini yapılabilecek minimum modifikasyonlar kullanılarak eniyileştirmesi sağlanmıştır. Mevcut sistemde yapılan iyileştirme ile otomatik taşıma sisteminin çalışma ömrü artırılmıştır. Sistemin robust tasarımı yapılmış ve taşıma sisteminin daha kararlı ve verimli bir şekilde çalışması için veri sağlanmıştır. Bu çalışma ile sayısal teknikler yoluyla direk yöntemleri uygulamak için temel oluşturulmuştur. 45/46
Teşekkür Ederim.. 46/46