Ağır Çelik Bobinler İçin Hidrolik Tahrikli Bobin Çevirme Makinesinin Geliştirilmesi ve Yapısal Analizi

Abstract

Fabrika içerisinde çelik bobinlerin güvenli taşınması, makine imalat sektörü açısından büyük önem taşımaktadır. Bu çalışmada, 10 tona kadar ağırlığa sahip çelik bobinlerin konumlandırılması için tasarlanan hidrolik tahrikli bir bobin çevirme makinesinin tasarımı ve sonlu elemanlar analizi sunulmaktadır. Makine, üretim süreçlerini kolaylaştırmak amacıyla bobinleri hem yatay hem de dikey konumda yerleştirebilecek şekilde tasarlanmıştır. Endüstride farklı boyutlardaki bobinlerin konumlandırılmasına olan talep göz önünde bulundurularak tasarım kriterleri belirlenmiş ve 3B model geliştirilmiştir. Makinenin çeşitli yükleme ve çalışma koşullarındaki performansını değerlendirmek için sonlu elemanlar yöntemiyle yapısal analiz yapılmıştır. Sonuçlarda maksimum 125,5 MPa gerilme ve 7,9 mm yer değiştirme tespit edilmiş, Türk Makine Emniyeti Yönetmeliği’ne uygunluk doğrulanmıştır. Bu araştırma, imalat sanayii için verimli ve güvenli bobin taşıma çözümlerinin geliştirilmesine katkı sağlamakta, potansiyel olarak verimliliği artırmakta ve işçilik maliyetlerini azaltmaktadır.

Keywords

• Sonlu elemanlar analizi
• makine tasarımı
• bobin çevirme makinesi
• çelik bobin

Development and Structural Analysis of a Hydraulically Driven Coil Tilting Machine for Heavy Steel Coils

Abstract

The safe transportation of steel coil sheets within a factory is of vital importance for the machinery manufacturing sector. This study presents the design and finite element analysis of a hydraulic-driven coil tilting machine intended for positioning steel coils weighing up to 10 tons. The machine is designed to position coils both horizontally and vertically to facilitate various production processes. Considering the industry's demand for positioning a wide range of coil sizes, design criteria were established, and a 3D model was developed. Structural analysis was performed using the finite element method to evaluate the machine's performance under various loading and operational conditions. The results showed a maximum stress of 125.5 MPa and a maximum displacement of 7.9 mm, demonstrating compliance with the Turkish Machinery Safety Directive. This research contributes to the development of efficient and safe coil handling solutions for the manufacturing industry, potentially enhancing productivity and reducing labor costs.

Keywords

• Finite element analysis
• machine design
• rotation machine
• steel coil

References

1. [1] Rybak, A., Meskhi, B., Rudoy, D., Olshevskaya, A., Serdyukova, Y., Teplyakova, S., & Pelipenko, A. (2024). Improving the Efficiency of the Drive of the Test Bench of Rotary Hydraulic Machines. Actuators, 13(2), 63. https://doi.org/10.3390/act13020063
2. [2] Andrenko, P., Hrechka, I., Khovanskyi, S., Rogovyi, A., & Svynarenko, M. (2021). Improving the technical level of hydraulic machines, hydraulic units and hydraulic devices using a definitive assessment criterion at the design stage. Journal of Mechanical Engineering (JMechE), 18(3), 57-76.
3. [3] Fraas, S., Tismer, A., & Riedelbauch, S. (2022, September). Sensitivity study of numerical and geometrical parameters for structural mechanical analyses in the automatic design process of hydraulic machines. In IOP Conference Series: Earth and Environmental Science (Vol. 1079, No. 1, p. 012084). IOP Publishing.
4. [4] Zhang, F. (2021). Design of Hydraulic Control System for Press Machine and Analysis on Its Fluid Transmission Features. International Journal of Heat & Technology, 39(1).
5. [5] Rustamov, K., Komilov, S., Kudaybergenov, M., Shermatov, S., & Xudoyqulov, S. (2021). Experimental study of hydraulic equipment operation process. In E3S Web of Conferences (Vol. 264, p. 02026). EDP Sciences.
6. [6] Hwang, Y. L., Ta, T. N., & Tran, C. S. (2018). Dynamic Analysis and Control of Hydraulic Machine System and Industrial Robotic Manipulators. Applied Mechanics and Materials, 883, 1-7.
7. [7] Zheng, F., Xin, S., Han, X., Hua, L., Zhuang, W., Hu, X., & Chai, F. (2024). Heavy-load Nonapod: A novel flexible redundant parallel kinematic machine for multi-DoF forming process. International Journal of Machine Tools and Manufacture, 200, 104183.
8. [8] Vieira, J. M. M., Campilho, R. D. S. G., da Silva, F. J. G., & de Jesús Sánchez-Arce, I. (2022). Development of a rotation and lifting system for pallet rotary tables. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 122(11), 4321-4339.

9. [9] Li, X., Shen, Y., & Wang, S. (2011). Dynamic modeling and analysis of the large-scale rotary machine with multi-supporting. Shock and Vibration, 18(1-2), 53-62.
10. [10] Norton, R. L., & Han, J. (1999). Design of machinery (Vol. 2). New York: McGraw-Hill.
11. [11] Dao, N. D., & Ryan, K. L. (2014). Computational simulation of a full-scale, fixed-base, and isolated-base steel moment frame building tested at E-defense. Journal of Structural Engineering, vol. 140, no. 8, pp. A4014005.
12. [12] 27158 Sayılı Resmi Gazete, 2009. Makine Emniyeti Yönetmeliği.