Traktör dikey egzoz sistemindeki hasarların titreşim analizi ile tespiti
Detection of damages in tractor vertical exhaust system by vibration analysis
Yazar: HALİL ŞAMLI
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ AYLA TEKİN
Manisa Celal Bayar Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Makine Teorisi ve  Dinamiği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Egzoz sistemi, yanma sonrasında oluşan artık ürünlerin atmosfere atılması için kullanılır ve çalışırken farklı kuvvetler etki eder. Araç motorunun çalışması ve yol yüzeyi koşullarından kaynaklanan çeşitli uyarma kuvvetlerinin neden olduğu aşırı titreşim egzoza aktarılır. Bu durum egzoz sistemlerinin kullanım ömründen çok önce hasar görmesine neden olur. Bu nedenle egzozun titreşimlerinin hızlı bir şekilde değerlendirilmesi ve net bir şekilde analiz edilmesi gerekmektedir. Egzoz sistem parametrelerinin; bir kısmı araç çalışır halde iken ölçülebilir, bir kısmı ölçümler arası karşılaştırmalar ve sonlu elemanlar analizi (SEA) gibi nümerik analiz yöntemleri kullanılarak tahmin edilebilir.
Bu çalışmada, 90 HP gücündeki HATTAT/290 marka/model traktöre ait dikey egzoz sisteminin titreşim probleminin çözümü için sonlu elemanlar yöntemi (SEY) temelli bir yaklaşım benimsenmiştir. ANSYS WB® yazılımı kullanılarak oluşturulan üç boyutlu modelde, egzoz sisteminin doğal frekansları ve mod şekilleri belirlenerek modal analiz gerçekleştirilmiştir. Traktör üreticisinin tasarım kriterleri doğrultusunda egzoz sisteminde iyileştirmeler yapılarak yeni bir tasarım oluşturulmuştur. Hem sayısal simülasyonlar hem de gerçek bir egzoz üzerinde yapılan deneysel çalışmalar ile yeni tasarımın performansı değerlendirilmiştir. Elde edilen sonuçlar, yapılan geometrik modifikasyonlar sayesinde sistemin rijitliğinin arttığını ve dolayısıyla daha yüksek frekanslarda titreşim gösterdiğini ortaya koymuştur. Bu sayede, titreşim seviyelerinde önemli ölçüde azalma sağlanmıştır. Geliştirilen yeni egzoz modeli, üretime geçirilerek pratik olarak da doğrulanmıştır. Çalışma, sonlu elemanlar yönteminin traktör egzoz sistemlerinin titreşim analizinde etkin bir araç olduğunu ve tasarım iyileştirmelerinde önemli katkılar sunduğunu göstermiştir.

Abstract:
The exhaust system is used to dispose of the residual products of combustion into the atmosphere and different forces act on it. Excessive vibration caused by various excitation forces resulting from vehicle engine operation and road surface conditions is transferred to the exhaust, causing exhaust systems to be damaged long before their useful life. The vibrations of the exhaust therefore need to be quickly evaluated and clearly analyzed. Some of the exhaust system parameters can be measured, while others can be estimated using comparisons between measurements and finite element analysis (FEA).
In this study, a finite element method (FEM) based approach was adopted to solve the vibration problem of the vertical exhaust system of a 90 HP HATTAT/290 brand/model tractor. In the three-dimensional model created using ANSYS WB® software, the natural frequencies and mode shapes of the exhaust system were determined and modal analysis was performed. Improvements were made to the exhaust system in line with the design criteria of the tractor manufacturer and a new design was created. The performance of the new design was evaluated with both numerical simulations and experimental studies conducted on a real exhaust. The results obtained revealed that the rigidity of the system increased thanks to the geometric modifications made and therefore it vibrated at higher frequencies. Thus, a significant decrease was achieved in the vibration levels. The developed new exhaust model was put into production and verified in practice. The study showed that FEM is an effective tool in the vibration analysis of tractor exhaust systems and provides significant contributions to design improvements.