Dairesel cepli hidrostatik eksenel kaymalı yatakların performansında etkili olan parametrelerin optimum tasarımı
Optimal design of effective performance parameters on the circular pockets hydrostatic thrust bearings
Yazar: BURÇİN ERDOĞUŞ
Danışman: YRD. DOÇ. DR. FAZIL CANBULUT
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2008
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Genetik algoritma tekniği = Genetic algorithm technique ; Optimum tasarım = Optimum design

Özet:
Endüstriyel uygulamalarda, hidrolik güç iletim sistemlerinin kaçınılmaz elemanı olan eksenel pistonlu pompaların ve bunların kritik elemanı olan kayıcı pabuç ve dağıtım plakaları hidrostatik-hidrodinamik çalışma prensibine göre tasarlanmaktadır. Bu sistemlerin çalışma parametreleri, yapılan bazı kabuller çerçevesinde teorik olarak bulunabiliyorsa da gerçeğe en yakın değerler şüphesiz ki deneysel tespitlerle mümkün olmaktadır.Bu çalışmada, dairesel cepli hidrostatik eksenel kaymalı yatakların performansında etkili olan çalışma şartları ve geometrik büyüklüklerin değişimi için daha önce yapılan deneysel tespitlerden faydalanılarak teorik analiz gerçekleştirilmiştir. Teorik ve deneysel çalışmalar sonucunda, yatak konstrüksiyonunun çalışma şartlarına uygun olan optimizasyona göre yapılması gerektiği belirlenmiştir. Buna göre, hidrostatik kaymalı yataklarda çalışılan sisteme göre yatak için gerekli olan toplam güç ihtiyacının minimum ve hidrostatik sistem rijitliğinin maksimum olması gereken iki farklı optimizasyon işlemi tespit edilmiştir.Deneysel çalışmalarda dirençli tip hidrostatik yatak sistemi kullanıldığından, bu sistemler için bilinmesi gereken büyüklükler olan çalışma faktörleri; yük taşıma kabiliyeti, yağ debisi ve toplam güç ihtiyacı denklemleri hazırlanan bilgisayar programı yardımıyla hesaplanmıştır. Bu çalışma faktörlerinin performansında etkili olan üç tasarım değişkeni belirlenmiştir. Bu değişkenler;Pompa ve cep basıncına etki eden kılcal boru (veya orifiz) çapı,Hidrostatik-hidrodinamik yatak alanını belirleyen yatak yarıçap oranı,Yağ debisi ve sürtünmeye harcanan güce etki eden devir sayısıolarak belirlenmiştir.Hidrostatik yataklarda gerekli olan toplam güç ihtiyacını minimum yapmak için yapılan teorik analizler sonucunda, optimum yarıçap oranı ve kılcal boru çapı değerleri elde edilmiştir. Hidrostatik sistem rijitliğinin maksimum olması için yük taşıma kapasitesine göre yağ film kalınlığı eğrisi analiz edilerek tasarım değişkenlerinin optimum değerleri tespit edilmiştir.Mühendislik problemlerinde optimizasyon amaçlı kullanılan genetik algoritmalar olasılık temelli çözüm aramaktadır. Bu çalışmada, daha önce yapılan deneysel analiz sonuçlarını teorik analiz kapsamında değerlendirmek amacıyla, genetik algoritma optimizasyon yöntemi kullanılarak çoklu kriter analizi gerçekleştirilmiştir.Genetik algoritma yardımıyla elde edilen sonuçların teorik ve deneysel sonuçlarla uyumlu değerler verdiği gözlenmiştir. Bir başka değişle, deneysel analiz yapacak olan araştırmacı için, çalışma şartları ve tasarım değişkenleri sınır aralığı tanımlanarak dairesel cepli eksenel hidrostatik kaymalı yatak için gerekli olan minimum toplam güç ihtiyacı maksimum sistem rijitliği ile birlikte analiz etme kolaylığı sunulmuştur.

Abstract:
In industrial applications, axial piston pumps which are the inevitable elements of hydraulic power generating and transmissions systems slipper pads and port plates that are the critical elements of this type pumps are designed also by using hydrostatic-hydrodinamic working principle.The working parameters of these systems mentioned above can be obtained theoretically in the range of same approximations experimental achievement of the most realistic is the best scientific method.In this study, the theoretical analysis is realized which experimental determinations is done more earlier, for the working parameters and geometric magnitude changes the effects of circular pocket axial hydrostatic bearings performance. Theoretical and experimental working results, a bearing construction is analysed according to the optimization which becomes appropriate to working conditions has been determined. According to, two different optimizastions are realized for this hydrostatic bearings need the minimum total power and maximum hydrostatic system rigidity.In this experimental works a hydrostatic resistant variety of bearing system is used and is known for these systems magnitudes the working factors; load carrying capacity, oil quantity and total power of bearing system are calculated with computer programme. Three design variables has been determined the effects of performance of this working factors. These variables are;the capillary tube that is effected of pump and pocket pressures,bearing radius ratio that is determined of hydrostatic ? hydrodynamic bearing area,revolutions that is effected of oil quantity and frictional power loss.Optimal radius ratio and capillary tube values are obtained that theoretical analysis results for the purpose of minimum total power of hydrostatic bearings. Optimal design variables are determined for maximum hydrostatic system rigidity that is analysed of load carrying capacity for oil quantity graphic.The purposed of genetic algorithms that is based the heurictic solution, is used for engineering problems. In this study, evaluate the experimental analysis results which are investigated earlier at the theoretical analysis extent with its aim, genetic algorithm optimization method while used the multi criter analysis has been realized.Genetics algorithm optimization results which are analysed handmade give harmonious with the results theoretical and experimental values that has been waited. On the other hand, an experimental analysis for a researcher whom becomes and work their condition and design variables while defined the limit gap and easly analysis of together the circular pocket hydrostatic bearing which becomes necessary for a minimum total power and maximum hydrostatic system rigidity.