4x4 arazi taşıtı için yeni bir takviye vites kutusunun dinamik analizi ve ömür değerlendirmesi

Abstract

Arazi aracının arazi şartlarında çekiş gücünün artırılması istendiğinde, takviye vites kutusu aracılığıyla araca çekiş gücü ve hız kazandırılmaktadır. Bu çalışmada, hareket aktarımı, dişli ve mil tasarımı açısından bir 4x4 arazi aracı takviye vites kutusu özgün bir şekilde tasarlanmıştır. Bu tasarımda, statik ve dinamik kuvvetlerin etkisi ile çeşitli vites konumlarında eğilme (radyal), burulma (torsiyonal) ve titreşim analizleri yapılmıştır. Bu tasarımda ayrıca düşük hız(4L) ile yüksek hız(4H) olacak şekilde, iki hız durumu dikkate alınmıştır. Mil ve dişli çarklar için, arazi koşullarında çalışmaya elverişli, güvenirlik kavramı ile birlikte birikimli hasar teorisine göre, maksimum gerilme değerlerinde ömür hesaplamaları yapılmıştır. Hesaplamalar, Wöhler diyagramı ve Palmgren-Miner denklemlerine göre yapılmıştır. Gerilme ve şekil değiştirmelerinin hesaplamaları belirlenen emniyet katsayısına göre yapılmıştır. Bu değerler, motorun efektif gücü esas alınarak tespit edilmiştir. İşletme ortamındaki çeşitli vites konumlarında rezonans bölgeleri belirlenerek sonuçlar irdelenmiştir. Tasarımın rezonans bölgelerinin emniyetli bir şekilde geçirilebilmesi için işletme şartlarında gerekli önlemler ele alınmıştır.

Keywords

• Frekans analizi
• gerilme ve deformasyon
• ömür ve birikimli hasar
• güvenirlik
• takviye vites kutusu.

A novel 4x4 land vehicle transfer case dynamic analysis and lifetime evaulation

Abstract

When it is desired to increase the traction power of the all-terrain vehicle in off-road conditions, traction power and speed are gained by the transfer gearbox. In this study, a land vehicle transfer gearbox has been uniquely designed in terms of gear, shaft design, and motion transmission. In this design, bending (radial), torsion (torsional) and vibration analyzes were performed at various gear positions with the effect of static and dynamic forces. This design also considers two speed positions, low and high speed. For shaft and gear wheels, life calculations were made at maximum stresses according to the cumulative damage situation with the concept of reliability, suitable for the application in field conditions. Calculations were made according to Wöhler diagram and Palmgren-Miner equations. Calculations of stress and strain were made according to the determined factor of safety. These values were determined based on the effective power of the engine. Resonance regions were determined in various gear positions in the operating environment and the results were examined. In order to pass the resonance zones of the design safely, the necessary precautions in the operating conditions are discussed.

Keywords

• Frequency analysis
• stress and strain
• cumulative damage and lifetime
• reliability
• transfer case.

References

1. Prof. Dr. M. Demirsoy, M. Motorlu Araçlar Cilt I, Birsen Yayınevi, (2005).
2. Suzuki, All Wheel Driven, (2012). http://www.awdwiki.com/images/suzuki-grand-vitara
3. Sencer, E., Arkadan çekişli araçların hem önden hem arkadan çekişli olmasını sağlayan sistem ile bu sistemi oluşturan tek veya çift hızlı transfer kutusu ve ön dingil, Başvuru Numarası: 2002/02222, Türk Patent Enstitüsü, (2002)
4. Wange W., Double speed transfer case, Fujian Jinjiang Jinkehua Auto Parts Co Ltd,, China, (2013)
5. Nan, Mo., Senxing, Lu., Guanneng, Xu., Guanghong, Zheng. ve Yiping, Hu., Transfer gear of shift interlock and four-wheel drives mall tractor power transmission system, (2007).https://patents.google.com/patent/CN201090724Y/en
6. Tahralı, N., Konstrüksiyon Elemanlarında Güvenirlik Emniyet ve Ömür Değerlendirmesi, 5. Savunma Sanayindeki Teknolojik Gelişmeler Sempozyumu, Kara Harp Okulu Bildiriler Kitabı, Ankara, (1997).
7. Ayaroğlu, M.S., GTD Model 4x4 Askeri Aracın Aktarma Elemanlarının Birikimli Hasar Durumlarına Göre Ömür Değerlendirmeleri, Yüksek Lisans Tezi, Yıldız Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul, (2002).
8. Tahralı, N. ve Atik, E. Konstrüksiyon elemanlarında güvenirlik ve ömür hesapları, CBÜ Yayınları, 44-50, Manisa, (2012).

9. Kayapunar, A., 4 İleri 1 geri vites kutusu tasarımı ve maliyet analizi, Lisans Tezi, Manisa Celal Bayar Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Manisa (2013)
10. Tahralı, N. ve Özdemir U., Makine elemanları problemleri, Hava Harp Okulu Yayınları, İstanbul, (2000).
11. Rutci, A., 2.5 Tonluk 4 4 sivil araç ara transfer kutusu tasarımı ve mukavemet kontrolü, Lisans tezi, Dokuz Eylül Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, İzmir, (2012).
12. Akkurt, M., Makine elemanları cilt I-II, Birsen Yayınevi, 445-532, İstanbul, (2000).
13. Tahralı, N. ve Bağdatlı, M., Mekanik titreşimler ve izolasyonu, CBÜ Yayınları, 39-52, Manisa, (2014).
14. Çivi, C., Tahralı, N., Kural S. ve Atik E., Otomotiv sanayinde dinamik gerilmeler altında zorlanan elemanların ömürlerinin birikimli (kümülatif) hasara göre değerlendirilmesi, Otekon14 Otomotiv Teknolojileri Kongresi, Bursa, (2014).
15. Bayraktar, M., Tahralı, N. ve Guclu, R., Reliability and fatigue life evaluation of railway axles, Journal of Mechanical Science and Technology, 24, 3, 671-679, (2010).
16. Saatçi, G.E. ve Tahralı N., Birikimli hasar teorileri ve yorulma çatlağına göre ömür değerlendirmeleri, Havacılık ve Uzay Teknolojileri Dergisi, 1, 2, 33-39, (2003).
17. Saatçi, G.E. ve Tahralı N., Birikimli hasar teorileri ve hareket iletim elemanına uygulanması, Havacılık ve Uzay Teknolojileri Dergisi, 1, 1, 21-308, (2003).
18. DIN 3990, Calculation of load capacity cylindrical gears; introduction and general influence factors, Beuth Publishing House, Berlin, (1987).
19. KILIÇ, O., Dört çekerli arazi taşıtı takviye vites kutusunun dinamik analizlere göre tasarımı, Yüksek Lisans Tezi, Manisa Celal Bayar Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Manisa, (2016).