Sarsıcı kuvvet frekansının belirlenmesi

Yukarıda bahsedildiği gibi yapılan ilk testler sonucu, sarsıcı kuvvet genliği ve cıvata tarafından sağlanan normal kuvvet değiştirilerek, temas parametrelerinin hesaplanması için yeterli bağıl deplasmanın elde edilemediği anlaşılmıştır. Bu sebeple test düzeneğinin, yeterli bağıl deplasmanın elde edilebileceği farklı bir sarsıcı kuvvet frekansında sarsılmasına karar verilmiştir. Test düzeneğinin Şekil 5.7’de gösterildiği gibi basit bir kütle-yay-kütle sistemi şeklinde düşünülmesi durumunda, sarsılma doğrultusundaki ilk gidip-gelme modunun, ana kütlelerin sarsılma

119

doğrultusunda ters fazda hareketi olduğu bilinmektedir. Test düzeneğinin, alt sistem kütlelerinin maksimum genlikle, ters fazda hareket etmesi sonucu maksimum bağıl deplasmanın elde edileceği bu doğal frekans değerinde sarsılmasına karar verilmiştir. Bu amaçla test düzeneği üzerinde ayrıntılı bir şekilde modal test yapılmasına karar verilmiştir.

Şekil 5.7 : Test düzeneğinin basit kütle-yay-kütle sistemi olarak gösterimi.

Temas parametrelerinin elde edilmesi için yaklaşık olarak 1 Nm (Temas parametrelerinin elde edilebilmesi için yeterli bağıl deplasmanın sağlanması amacıyla mümkün olan en düşük cıvata sıkma momenti kullanılarak testlerin gerçekleştirilmesi amaçlanmıştır. Ancak torkmetrenin hassasiyetinin 1 Nm olmasından dolayı 1 Nm’den daha düşük cıvata sıkma momenti kullanılmasına rağmen cıvata sıkma moment yaklaşık olarak 1 Nm olarak kabul edilmiştir.) ve 10 Nm cıvata sıkma momenti kullanılarak testlerin gerçekleştirilmesi planlanmıştır. Cıvata normal kuvveti değiştikçe, yapının modlarına karşılık gelen doğal frekans değerleri de değişeceğinden, her iki normal kuvvet değerinde de modal test çalışması yapılmasına karar verilmiştir. İlk olarak, daha büyük bağıl deplasman değerlerinin elde edilebileceği 1 Nm cıvata sıkma momenti değerinde modal test gerçekleştirilmiştir. Yapılan modal test çalışmasında, test düzeneğini temsil etmesi için oluşturulan geometri Şekil 5.8’de görülmektedir. Yapılan modal test çalışmasında, bağıl deplasmanın maksimum olmasının beklendiği gidip-gelme modunun elde edilebilmesi için test düzeneği, modal çekiç kullanılarak Şekil 5.8’de gösterildiği gibi alt sistem 1 tarafından ve ok ile gösterilen noktadan X ekseni doğrultusunda tahrik edilmiştir. Test düzeneği, ayrıca 1. eğilme, 2. eğilme ve burulma modlarının belirlenebilmesi için yine Şekil 5.8’de oklar ile gösterilen noktadan Y ve Z eksenlerinde tahrik edilmiştir. Modal test, test düzeneğinin sabit bir noktadan tahrik edilmesi ve ivmeölçerlerin gezdirilmesi şeklinde gerçekleştirilmiştir.

1 2

120

Üç boyutlu ivmeölçer kullanılarak ve her bir tahrik noktasına karşılık 21 adet noktadan üç boyutlu ivme verisi toplanılarak toplamda 189 adet frekans tepki fonksiyonu elde edilmiştir. Test düzeneğinin hangi nokta ve doğrultularda tahrik edildiği Şekil 5.9’da da gösterilmiştir.

Şekil 5.8 : Test düzeneği üzerinde yapılan modal test çalışması için oluşturulan

geometri.

Şekil 5.9 : Modal test çalışmasındaki tahrik noktaları.

Yapılan modal test çalışması sonucu, temas parametrelerinin elde edileceği testler sırasında, X doğrultusunda eksenel hareket elde edilmesi amacıyla uzak durulması gereken rijit kütle modu ile eğilme ve burulma modları belirlenmiştir. Uzak durulması gereken gidip-gelme rijit kütle modu, 1. eğilme modu, burulma modu ve 2. eğilme modu sırasıyla Şekil 5.10, Şekil 5.11, Şekil 5.12 ve Şekil 5.13’de verilmiştir. Yapılan inceleme sonunda, test düzeneğinin X ekseni doğrultusunda ters fazda gidip gelme hareketi yaptığı öngörülen 1. mod ise belirlenememiştir. Sarsma frekansı ile ilgili yapılan değerlendirmeler aşağıda özetlenmiştir:

 Yaklaşık 600Hz’e kadar burulma ve eğilme modları mevcuttur. Daha yüksek frekanslardaki titreşim modları ise bu modların kombinasyonları şeklinde elde edilmektedir.

-Z

+Y

121

 Yapılan modal test öncesi, X ekseni doğrultusundaki gidip-gelme modunun yüksek frekanslarda çıkması beklenmekteydi. Bu sebeple, modal test 16000Hz‘e kadar yapılmasına rağmen, test düzeneği sağlıklı olarak 4000Hz’e kadar tahrik edilebilmiştir. Ancak ilk modun 4000Hz’in üstünde olması durumunda bile test düzeneğinin temas parametrelerinin elde edilmesi için yapılacak testler sırasında bu kadar yüksek frekanslarda sarsılması, istenilen bağıl deplasman değerinin elde edilmesi için yeterli olmayacağına karar verilmiştir. Deplasman değerinin hesaplanması sırasında ivme değerinin sarsıcı kuvvet frekansının karesine bölünmesi nedeniyle, (Bölüm 5.2.3) frekans arttıkça elde edilen deplasman değeri düşecektir. Ayrıca kullanılan modal sarsıcının maksimum sarsma frekansı 5400Hz olduğundan, test düzeneğinin kullanılabilecek sarsıcı ile çok yüksek frekanslarda sarsılması mümkün değildir.

Yapılan modal test sonucu ve yukarıdaki değerlendirmeler neticesinde, temas parametrelerinin elde edilmesi amacıyla, test düzeneğinin eğilme ve burulma modlarından uzakta ancak yeterli bağıl deplasmanın elde edilebileceği en düşük frekansda sarsılmasına karar verilmiştir. Böylece, yapılan modal test çalışmasından da yararlanılarak ve test düzeneğinin sarsıcı tarafından farklı sarsıcı kuvvet frekanslarında sarsılması suretiyle deneme yanılma yoluna gidilerek, en uygun sarsma frekansının belirlenmesi planlanmıştır. Tüm bu bilgiler gözönüne alındığında ve yapılan deneme çalışmaları neticesinde, yeterli bağıl deplasman değerinin elde edildiği en uygun frekans yaklaşık olarak 940 Hz olarak belirlenmiştir.

Şekil 5.10 : 1 Nm cıvata sıkma momenti için test düzeneğinin deneysel olarak elde

122

Şekil 5.11 : 1 Nm cıvata sıkma momenti için test düzeneğinin deneysel olarak elde

edilmiş 1. eğilme moduna ait mod şekli (294 Hz).

Şekil 5.12 : 1 Nm cıvata sıkma momenti için test düzeneğinin deneysel olarak elde

edilmiş burulma moduna ait mod şekli (415 Hz).

Şekil 5.13 : 1 Nm cıvata sıkma momenti için test düzeneğinin deneysel olarak elde

123

1 Nm cıvata sıkma momenti değeri için uygun sarsıcı kuvvet frekansı değeri belirlendikten sonra, cıvata 10 Nm sıkma momenti ile sıkılarak modal test tekrarlanmıştır. Modal test sonucunda elde edilen 1. eğilme, burulma ve 2. eğilme modları sırasıyla Şekil 5.14, Şekil 5.15 ve Şekil 5.16’da görülmektedir. Test düzeneğinin 10 Nm cıvata sıkma momenti altında daha rijit davranacağı tahmin edilmekteydi. 1 Nm ve 10 Nm cıvata sıkma momentleri altında elde edilen modlara ait doğal frekans sonuçlarını özetleyen Çizelge 5.1 incelendiğinde, doğal frekans değerlerinin beklenildiği gibi 10 Nm cıvata sıkma momenti altında daha yüksek olduğu görülmektedir. 10 Nm cıvata sıkma momenti altında, temas parametrelerinin elde edilmesi için yeterli bağıl deplasmanın elde edilebileceği sarsıcı kuvvet frekansının bulunması amacıyla eğilme ve burulma modlarından uzakta yapılan frekans taraması sonucu en uygun frekans değerinin 1650 Hz olduğu belirlenmiştir. Böylece 1 Nm ve 10 Nm cıvata sıkma momenti için temas parametrelerinin elde edilmesi amacıyla test düzeneği, modal sarsıcı tarafından yukarıda belirlenen frekanslarda sarsılmış ve temas parametrelerinin sürtünme yüzeyini oluşturan parçalar arasındaki bağıl deplasmana gore değişimi elde edilmeye çalışılmıştır.

Şekil 5.14 : 10 Nm cıvata sıkma momenti için test düzeneğinin deneysel olarak elde

124

Şekil 5.15 : 10 Nm cıvata sıkma momenti için test düzeneğinin deneysel olarak elde

edilmiş burulma moduna ait mod şekli (572 Hz).

Şekil 5.16 : 10 Nm cıvata sıkma momenti için test düzeneğinin deneysel olarak elde

edilmiş 2. eğilme moduna ait mod şekli (697 Hz).

Çizelge 5.1 : 1 Nm ve 10 Nm cıvata sıkma momentleri için test düzeneği üzerinde

yapılan modal test sonucunda elde edilen doğal frekans değerleri.

Cıvata Sıkma Momenti

1 Nm 10 Nm 1. Eğilme modu doğal frekansı (Hz) 294 360

Burulma modu doğal frekansı (Hz) 415 572 2. Eğilme modu Doğal frekansı (Hz) 554 697

125