Mobil ağır yük taşıyıcılar için hidro-pnömatik süspansiyon sistemi tasarımı ve geliştirilmesi
Design and development of hydro-pneumatic suspension system for mobile heavy duty transporters
Yazar: KAHRAMAN KÜÇÜK
Danışman: PROF. DR. FATİH MEHMET BOTSALI
Konya Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Makine Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Ağır taşıtlar = Heavy vehicles ; Bilgisayar destekli tasarım = Computer aided design ; Global optimizasyon yöntemi = Global optimization method ; Kaldırma makineleri = Lifting machinery ; Makine üretim endüstrisi = Machine manufacturing industry ; Mekanik titreşim = Mechanical vibration ; Pnömatik makineler = Pneumatic machinery ; Tarım makineleri = Agricultural machinery ; Tasarım optimizasyonu = Design optimization ; İş makineleri sektörü = Business machines sector

Özet:
Doğrusal yay kullanılan mekanik süspansiyon sistemleri belli yol düzgünsüzlüğü değerleri ve belli yük değerleri için makul bir sürüş konforu performansı sunmak üzere tasarlanmıştır. Pasif yapıda olan bu sistemler değişen yükleme ve yol düzgünsüzlüğü koşullarında istenilen sürüş konforunu sağlayamaz. Askeri araçlar, iş makinaları, ağır yük kamyonları, traktörler, mobil vinçler gibi genellikle yoldışı faaliyetlerde kullanılan sistemlerde aracın doğrusal, yatış ve yunuslama salınımlarının etkin biçimde kontrol edilmesi amacıyla Hidro-Pnömatik Süspansiyon Sistemi (HPS) kullanımı tercih edilir. HPS sisteminin yay sabiti ve doğal frekansı artan yüke/sehime bağlı olarak  arttığı için HPS bir yandan aracın sürüş konforunu sağlarken diğer yandan aracın üstündeki bom, kule vb. yapıların doğrusal, yatış ve yunuslama salınımlarının kontrol edilerek aracın stabilitesinin korunmasını sağlar.  
Bu tezde, ağır yük araçlarda kullanmak üzere sürüş konforunu yönünden iyileştirilmiş performans özelliklerine sahip HPS'nin tasarımı için bir deneysel yöntem sunulmuştur. Bu kapsamda, HPS tasarımı yapmak üzere bir deney sistemi tasarlanarak üretilmiş, istenilen performans özelliklerine uygun HPS parametrelerinin en az sayıda deneyle en doğru tahmini elde edecek şekilde belirlenmesi amacıyla kullanılacak deney planı Taguchi Deneysel Tasarım Yöntemi ile belirlenmiştir. HPS tasarımında kullanılacak farklı özelliklere sahip yollara ait yol verileri bir veri toplama sistemi aracılığı ile elde edilmiştir. Taguchi yöntemi ile elde edilen deneysel planı uygulanarak elde edilen deneysel veriler nCode yazılımı ile işlenerek sistemin sürüş konforu yönünden eniyilenmesi yapılmıştır. Elde edilen sonuçlar grafikler şeklinde sunulmuştur. 
Tasarlanan deney sisteminin sayısal yöntemlerle doğrulanması amacıyla iki serbestlik dereceli bir çeyrek araç modeli kullanılarak geliştirilen sistemin CAD modeli oluşturulmuştur. MATLAB yazılımı kullanılarak HPS'nin sistem tanılaması yapılmış, elde edilen veriler parameterize edilerek Hooke-Jeeves ve Bees Algoritmaları eş zamanlı olarak çalıştırılarak sistemi en iyi tanımlayan transfer fonksiyonu elde edilmişir. Sunulan deneysel yöntemle tasarlanan HPS'nin performansı elde edilen transfer fonksiyonu kullanılarak doğrulanmıştır.

Abstract:
Mechanical suspension systems using linear springs are passive systems designed to provide reasonable ride comfort for certain road roughness and load values. These systems cannot provide the desired driving comfort under changing loading and road unevenness conditions. In systems generally used in off-road activities such as military vehicles, construction equipment, heavy-duty trucks, tractors, mobile cranes it is preferred to use the Hydro-Pneumatic Suspension System (HPS), in order to effectively control the linear, roll and pitch oscillations of the vehicle. Since the spring constant and natural frequency of the HPS system increases with increasing load/deflection, HPS ensures the driving comfort of the vehicle, and on the other hand stabilizes the boom, tower ands similiar structures mounted on the vehicle by reducing lineer vibrations. 
In this thesis, an experimental method is presented for the design of HPS with optimum performance characteristics in terms of driving comfort for use in heavy-duty vehicles. In this context, an experimental system was designed and produced to design HPS, and the experimental plan to be used to determine the HPS parameters suitable for the desired performance characteristics was determined by the Taguchi Experimental Design Method. Road data for roads with different characteristics to be used in HPS design were obtained through a data acquisition system. Applying the experimental plan obtained by Taguchi method, the experimental data obtained were processed with nCode software and the system was optimized in terms of driving comfort. Obtained results are presented in the form of graphs.
In order to verify the designed experimental system with numerical methods, CAD model of the developed system was created using a quarter vehicle model with two degrees of freedom. System identification of HPS was performed by using MATLAB software. Obtained data were parameterized and the transfer function that best describes the system was obtained by running Hooke-Jeeves and Bees Algorithms simultaneously. The performance of the designed HPS with the presented experimental method has been verified using the obtained transfer function.