Çift kütleli volanlarda kullanılan eğrisel yayların teorik vedeneysel olarak incelenmesi
Theoretical and experimental investigation of arc springs used indual-mass flywhell
Yazar: SAMET FİDANCIOĞULLARI
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ AHMET YILDIZ
Bursa Uludağ Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Matematik Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Makine Teorisi ve  Dinamiği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Bu çalışmada, çift kütleli volan teknolojisinde kullanılan eğrisel yayların dinamik
davranışları incelenmiştir. İlk olarak, dairesel ve dikdörtgen tel profillerine sahip eğrisel
yayların burulma katılığını belirleyen matematiksel modeller kurulmuştur. Bu modelleri
doğrulamak için deneysel testler gerçekleştirilmiş ve elde edilen test sonuçlarının
kurulan modeller ile uyumlu olduğu gözlemlenmiştir. Katılığı bulabilmek için
kullanılması gereken test düzeneği ile ilgili gerekli ekipmanlardan bahsedilmiş ve elde
edilen bu test sonuçlarının yorumlanması ile ilgili bilgiler de verilmiştir. Ardından
yaylar üç boyutlu olarak modellenmiş ve dışlarına destekleyici bir kabuk sabitleyip
belirli bir miktarda tork uygulanarak, gerçek çalışma koşullarında sonlu elemanlar
analizleri gerçekleştirilmiştir. Burada, yayların blok açısı durumunda burulma katılığı
ve von-Mises gerilmeleri simülasyonlardan elde edilmiş ve sonuçları paylaşılmıştır.
Seçilen dairesel kesitli yayın daha küçük katılık değerine sahip olmasına rağmen
gerilme değerinin dikdörtgen kesitli yaya göre daha yüksek olduğu görülmüştür. Sonuç
olarak, dikdörtgen kesitli yayların belirli durumlarda çift kütleli volanlar için düşük
gerilme sağlayabileceği gösterilmiştir. Bunun yanı sıra, aynı volanda kullanılabilecek
iki yayın kütleleri de karşılaştırılmıştır. Aynı burulma katılığında, dikdörtgen kesitli
yaylar için %9.44 daha hafif bir tasarım elde edilmiş ve sonuçları paylaşılmıştır. Son
olarak tasarım parametrelerinin burulma katılığına etkileri incelenmiştir. Yapılan tüm bu
çalışmanın çıktıları, çift kütleli volan yaylarının sayısal ve deneysel olarak
yorumlanabilmesi adına üretici firmalar için iyi referanslar olabilir.

Abstract:
In this study, dynamic behavior of are springs used in dual-mass flywheel technology
are investigated. First, mathematical models are established to determine the torsional
stiffness of arc springs with circular and rectangular wire profiles. Experimental tests
are performed to verify these models and it is observed that the obtained test results are
compatible with the established models. The necessary equipment related to the test
bench that should be used to find the stiffness is mentioned and information about the
interpretation of these obtained test results is also given. Then the springs are modeled
in three dimensions and a certain amount of torque is applied by fixing a supportive
shell on the outside, and finite element analyzes are performed under real operating
conditions. The torsional stiffness and von-Mises stress in case of block angle of springs
are obtained from simulations and the results are shared. Although the selected circular
cross section spring has a smaller stiffness value, it is observed that the stress value is
higher than that of the rectangular section spring. As a result, it is shown that
rectangular cross section springs can provide low stress for dual mass flywheels in
certain situations. In addition, the masses of two springs that can be used on the same
flywheel are compared. At the same torsional stiffness, a 9.44% lighter design is
obtained for rectangular cross section springs and the results are shared. Finally, the
effects of design parameters on torsional stiffness are investigated. The outputs of all
this work can be good references for manufacturers to interpret dual-mass flywheel
springs numerically and experimentally.