Experimental analysis of dynamics of inverted slider-crank mechanism

Year 2022, , 404 - 409, 15.04.2022

Çağlar Sevim , İbrahim Uzmay

https://doi.org/10.28948/ngumuh.1087806

Abstract

The Inverted slider-crank mechanism, which is one of the main driving mechanisms in machines, transfers the rotational movement to the output part with the sliding part, and makes the output member pendulum movement. This situation causes a sudden change of direction and high speed fluctuation in the mechanism. In this study, the results obtained from the solution of the equation of motion of the arm-slide mechanism were compared with the experimental system responses. The Runge-Kutta method is used to solve the high-order nonlinear variable coefficient motion equation, and in the experimental system, an encoder sending 100 signals in one full revolution was used to measure the drive shaft speed change. The speed fluctuation in the crankshaft is approximately 20%.

Keywords

Arm-Slider mechanism, Equation of Motion, Dynamic analysis, Experimental validation

Kol-kızak mekanizması dinamiğinin deneysel analizi

Abstract

Makinalarda temel tahrik mekanizmalarından biri olan kol-kızak mekanizması, dönme hareketini kayar uzuv vasıtasıyla çıkış uzvuna aktararak, çıkış uzvunun sarkaç hareketi yapmasını sağlamaktadır. Bu durum mekanizmada ani yön değişimine ve yüksek hız dalgalanmasına yol açmaktadır Bu çalışmada kol-kızak mekanizmasının hareket denkleminin çözümünden elde edilen sonuçlar, deneysel sistem cevapları ile karşılaştırılmıştır. Yüksek mertebe doğrusal olmayan değişken katsayılı hareket denklemi çözümünde Runge-Kutta metodu kullanılmış, deneysel sistemde tahrik mili hız değişimini ölçmek için ise bir tam devirde 100 adet sinyal gönderen enkoder kullanılmıştır. Tahrik milinde meydana gelen hız değişimi yaklaşık olarak %20 olarak meydana gelmiştir.

Keywords

Kol-Kızak mekanizması, Hareket denklemi, Dinamik analiz, Deneysel doğrulama

References

• F. Pasin, Makina dinamiği, Birsen Yayınevi, 1997.
• E. Söylemez, Makina Teorisi-2: Makina Dinamiği, Birsen Yayınevi, 2007.
• R.C. Silva, M.A. Nunes, J.P.M. Bento and V.E. Costa, Modelling an inverted slider crank mechanism considering kinematic analysis and multibody aspects. DINAME, Proceedings of the XV international symposium on dynamic problems of mechanics, Feb. 17-22, 2013. https://doi.org/10.1007/s11044-016-9515-x
• Z.A. Shaikh, T.Y. Badgujar, Optimal Kinematic Synthesis of Crank and Slotted Lever Mechanism. Int. J. Mod. Trends Eng. Res. 4, 67–74, 2017. https://doi.org/10.21884/ijmter.2017.4383.yhf3q
• S. Erkaya, Ş. Su, I. Uzmay, Dynamic analysis of a slider-crank mechanism with eccentric connector and planetary gears. Mech. Mach. Theory 42, 393–408, 2006. https://doi.org/10.1016/j.mechmachtheory.2006. 04.011
• H. Karabulut, E. Öztürk ve C. Çınar, Tek silindirli dört zamanlı bir dizel motorunun dinamik modeli ve titreşimlerinin incelenmesi, Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, c. 26, sayı. 1, ss. 0, 2011
• E. Öztürk ve H. Karabulut, Tek silindirli bir dizel motorunun dinamik ve titreşim analizleri, Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, c. 27, sayı. 3, ss. 0, 2012
• M. İ. Sarıgeçili ve İ. D. Akçalı, Dynamic modeling of slider-crank mechanism for selecting input parameters for desired piston speeds: Lumped mass approach, Çukurova Üniversitesi Mühendislik-Mimarlık Fakültesi Dergisi, c. 33, sayı. 4, ss. 67-82, Ara. 2018. https://doi.org/10.21605/cukurovaummfd. 522981
• J. L. Ha, R. F. Fung, K. Y. Chen, S. C. Hsien, Dynamic modeling and identification of a slider-crank mechanism. J. Sound Vib. 289, 1019–1044, 2006. https://doi.org/10.1016/j.jsv.2005.03.011
• M. S. Huang, K. Y. Chen, R. F. Fung, Comparison between mathematical modeling and experimental identification of a spatial slider-crank mechanism. Appl. Math. Model. 34, 2059–2073, 2010. https://doi.org/10.1016/j.apm.2009.10.018
• O. Çakar, A. K. Tanyıldızı, Application of moving sliding mode control for a DC motor driven four-bar mechanism. Adv. Mech. Eng. 10, 1–13, 2018. https://doi.org/10.1177/1687814018762184
• H. S. Yan, W. R. Chen, On the output motion characteristics of variable input speed servo-controlled slider-crank mechanisms. Mech. Mach. Theory 35, 541–561, 2000. https://doi.org/10.1016/S0094-114X(99)00023-3
• S. C. Chapra, R. P. Canale, Numerical Methods for Engineers, McGraw-Hill, 2010.
• H. Dresig, H. Franz. Dynamics of machinery: theory and applications, Springer Science & Business Media, 2010.