Dizel Jeneratörlerde Optimize Titreşim İzolasyonu: Sertlik ve Sönüm Katsayısının Titreşim Davranışına Etkisi

Year 2025, Volume: 1 Issue: 2, 17 - 34, 28.11.2025

Alp Büyükbayraktar , Özgür Karaer

Abstract

Bu çalışmada, bir dizel motor-jeneratör güç ünitesinin titreşim davranışı sayısal simülasyonlar aracılığıyla incelenmiştir. Temel amaç, motor bloğundan temel şasiye iletilen titreşimlerin dinamik karakteristiklerini belirlemek ve uygun takoz parametre setleri seçerek izolasyon performansını iyileştirmektir. Analizler, statik ve dinamik yükleme koşulları altında ANSYS ortamında gerçekleştirilmiştir. Jeneratör taban şasisi, doğrusal yay-sönüm elemanları olarak modellenen titreşim takozları aracılığıyla zemine bağlanmıştır. Değişen sertlik ve sönüm katsayılarına sahip beş farklı parametre seti incelenmiştir.

Sistemin doğal frekans aralığı, krank milinin açısal hızı artırılarak belirlenmiş ve şasi üzerindeki deformasyon dağılımları 25 Hz ve 50 Hz çalışma frekanslarında değerlendirilmiştir. Sonuçlar, sistemin doğal frekansının yaklaşık 12.46 Hz olduğunu göstermiştir. Bu frekansta, düşük sertlik ve düşük sönümlü takozlar en yüksek taban deformasyonuna neden olurken, daha yüksek çalışma frekanslarında yüksek sönüm ve sertliğe sahip takozlar daha fazla deformasyona yol açmıştır.

Bu davranış, titreşim geçirgenlik oranı prensibi ile uyumludur - çalışma frekansı doğal frekansa yaklaştığında deformasyon artarken, frekanslar arasındaki farkın büyümesi izolasyonu iyileştirmektedir. Sonuç olarak, titreşim genliklerini ve geçirgenliği azaltmada düşük sertlik-yüksek sönüm kombinasyonunun optimum performans sağladığı belirlenmiştir. Bu bulgular, titreşim izolasyonu tasarımında sertlik ve sönüm parametrelerinin eşzamanlı optimizasyonunun önemini vurgulamaktadır.

Keywords

Vibrasyon Yalıtımı, , Doğal Frekans , İletim Oranı , Takoz Sertliği ve Sönümlemesi , Sonlu elemanlar Analizi

Ethical Statement

Bu makale için etik kurul onayı gerekmemektedir. Bu makalenin herhangi bir birey veya kurumla çıkar çatışması bulunmamaktadır.

Supporting Institution

AKSA Jeneratör A.Ş

Project Number

-

Thanks

Bu çalışma boyunca sağladıkları teknik destek, laboratuvar olanakları ve özel çalışma alanı için AKSA Jeneratör Sanayi A.Ş.'ye içten şükranlarını sunarız. Firma tarafından sağlanan mühendislik altyapısı, deneysel kaynaklar ve bilgi paylaşımı, bu araştırmanın başarılı bir şekilde yürütülmesinde ve tamamlanmasında önemli bir rol oynamıştır

Optimized Vibration Isolation in Diesel Generators: The Effect of Stiffness and Damping Coefficients on Vibration Behavior

Abstract

In this study, the vibration behavior of a diesel engine–generator power unit was investigated through numerical simulations. The main objective is to determine the dynamic characteristics of vibrations transmitted from the engine block to the base frame and to improve isolation performance by selecting suitable mount parameter sets. Analyses were carried out in the ANSYS environment under static and dynamic loading conditions. The generator base frame was connected to the ground through vibration mounts modeled as linear spring–damper elements. Five different parameter sets with varying stiffness and damping coefficients were examined. The system’s natural frequency range was identified by increasing the crankshaft’s angular velocity, and deformation distributions on the chassis were evaluated at the operating frequencies of 25 Hz and 50 Hz. Results showed that the system’s natural frequency is approximately 12.46 Hz. At this frequency, mounts with low stiffness and low damping produced the highest base deformation, while at higher operating frequencies, high damping and stiffness mounts caused greater deformation. This behavior aligns with the vibration transmissibility ratio principle—when the operating frequency approaches the natural frequency, deformation increases, whereas greater separation improves isolation. Consequently, a low stiffness–high damping combination was determined to provide optimal performance in reducing vibration amplitudes and transmissibility. These findings emphasize the importance of simultaneously optimizing stiffness and damping parameters in vibration isolation design.

Keywords

Vibration isolation , Natural frequency , Transmissibility ratio , Mount stiffness & damping , Finete element analysis

Ethical Statement

This article does not require ethics committee approval. This article has no conflicts of interest with any individual or institution.

Supporting Institution

AKSA Generator Industry Inc.

Project Number

-

Thanks

We would like to express our sincere thanks to AKSA Generator Industry Inc. for the technical support, laboratory facilities, and dedicated workspace provided during this study. The engineering infrastructure, experimental resources, and knowledge sharing provided by the company were essential to the successful completion of this research.

References

• [1] N. S. Ahirrao, Dr. S. P. Bhosle, and Dr. D. V. Nehete, "Dynamics and Vibration Measurements in Engines," in Procedia Manufacturing 20: 2nd International Conference on Materials Manufacturing and Design Engineering, 2018, pp. 434–439.
• [2] P. B. Aher and S. K. Malave, "Vibration Assessment of Diesel Engine Genset Mounts," International Conference on Ideas, Impact and Innovation in Mechanical Engineering (ICIIME 2017), vol. 5, no. 6, pp. 1700–1706.
• [3] A. Carrella, "Nonlinear identifications using transmissibility: Dynamic characterisation of Anti Vibration Mounts (AVMs) with standard approach and nonlinear analysis," International Journal of Mechanical Sciences, vol. 63, pp. 74–85, 2012.
• [4] A. Yücel, A. Arpacı, E. Akpolat, M. Erol, and U. Özdemir, "Boru profilli gemi jeneratör kaidelerinin titreşim açısından analitik ve sayısal analizi," BAUN Fen Bil. Enst. Dergisi, vol. 22, no. 2, pp. 600–616, 2020. doi:10.25092/baunfbed.742631.
• [5] J. S. Tao, G. R. Liu, and K. Y. Lam, "Design optimization of marine engine-mount system," Journal of Sound and Vibration, vol. 235, no. 3, pp. 477–494, 2000. doi:10.1006/jsvi.2000.2945.
• [6] C. L. Deck, "Variability analysis of engine idle vibration," M.A.Sc. thesis, Dept. of Mechanical, Automotive and Materials Eng., Univ. of Windsor, Windsor, ON, Canada, 2008.
• [7] M. Benaziz, S. Nacivet, and F. Thouverez, "A shock absorber model for structure-borne noise analyses," Journal of Sound and Vibration, vol. 349, pp. 177–194, Aug. 2015. doi:10.1016/j.jsv.2015.03.034.
• [8] W. Schiehlen and I. Iroz, "Uncertainties in Road Vehicle Suspensions," Procedia IUTAM, vol. 13, pp. 151–159, 2015. doi:10.1016/j.piutam.2015.01.016.
• [9] Y. Yu, N. G. Naganathan, and R. V. Dukkipati, "A literature review of automotive vehicle engine mounting systems," Mechanism and Machine Theory, vol. 36, no. 1, pp. 123–142, Jan. 2001. doi:10.1016/S0094-114X(00)00023-9.
• [10] M. S. Foumani, A. Khajepour, and M. Durali, "Optimization of Engine Mount Characteristics Using Experimental/Numerical Analysis," Journal of Vibration and Control, vol. 9, no. 10, Oct. 2003. doi:10.1177/107754603030697.
• [11] R. Wang, "A study of vibration isolation of engine mount system," Masters thesis, Mech. and Industrial Engineering Dept., Concordia Univ., Montreal, QC, Canada, 2004.
• [12] J-H Kim and J-M Lee, "Elastic foundation effects on the dynamic response of engine mount systems," Journal of Sound and Vibration, vol. 214, no. 1, 2000. doi:10.1243/0954407001527204.
• [13] B. Seba, N. Nedeljkovic, J. Paschedag, and B. Lohmann, "H_Feedback control and Fx-LMS feedforward control for car engine vibration attenuation," Applied Acoustics, vol. 66, no. 3, pp. 277–296, Mar. 2005. doi:10.1016/j.apacoust.2004.07.015.
• [14] Y-W Lee and C-W Lee, "Dynamic analysis and control of an active engine mount system," Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part D: Journal of Automobile Engineering, vol. 216, no. 11, Nov. 2002. doi:10.1243/095440702321031469.
• [15] Z. K. Peng and Z. Q. Lang, "The effects of nonlinearity on the output frequency response of a passive engine mount," Journal of Sound and Vibration, vol. 318, no. 1–2, pp. 313–328, Nov. 2008. doi:10.1016/j.jsv.2008.04.016 [16] H. Heisler, Vehicle and Engine Technology, Revised, new edition. Warrendale, PA: SAE Engineering Society for Advancing Mobility Land Sea Air and Space International, 1999.
• [17] H.Sağlam, “Gemi Dizel Motorunun Çalışması Esnasında Ayak Basma Yerlerinde Oluşan Kuvvetlerin Analizi,” Doktora Tezi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul Teknik Üniversitesi, İstanbul, Türkiye, 2013.
• [18] E. Öztürk, "İçten Yanmalı Motorlarda Titreşimlerin İncelenmesi," Doktora Tezi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Gazi Üniversitesi, Ankara, Türkiye, 2011