Yüksek basınç hattı filtrelerinin döküm açısı ve et kalınlığına göre analizi, optimizasyonu, imalatı ve test edilmesi
Analysis, optimization, manufacture and testing of high pressure line filters according to casting angle and wall thickness
Yazar: HÜSEYİN GÜMÜŞ
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ ALİ ÖZTÜRK
Necmettin Erbakan Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Doğrulama = Verification ; Hidrolik sistemler = Hydraulic systems ; Sonlu elemanlar analizi = Finite element analysis ; Yüksek basınç = High pressure

Özet:
Hidrolik sistemlerde durgun akışkanı sisteme veren pompadan sonra sürekli filtreleme işleminin sağlanması için basınç hattı filtreleri kullanılır. Basınç hattı filtreleri kendisinden sonra kullanılan ekipmanların hidrolik akışkan içerisinde bulunan kir ve partiküllerden korunmasını sağlar. Basınç arttıkça sistemi oluşturan elemanlar ve çalışma prensipleri hassaslaşmakta ve hidrolik akışkan içerisinde bulunan partiküller ve kir fiziksel deformasyona yol açmaktadır. Bu tez çalışmasında yüksek basınç hattı filtrelerinin tasarımı, gövde ağırlık optimizasyonu ve performans testlerinin yapılarak doğrulanması ele alınmıştır. Daha önce Mesa Makina bünyesinde gerçekleştirilen çalışmalarda, sadece 63 lt/dk hidrolik yüksek basınç hattı filtre muhafazasının tasarımı, test ünitesinin tasarımı ve bu muhafazanın test edilmesi çalışmaları gerçekleştirilmiştir. 63 lt/dk kapasiteli muhafazanın tasarımında da sadece iç taban radyüsünün optimizasyonu gerçekleştirilmiştir. Bu tez çalışmasında ise farklı olarak, 40 lt/dk ve 250 lt/dk modellerine ait filtre muhafazalarının gövde kalınlığı optimizasyonu ve performans testleri gerçekleştirilmiştir. Ağırlığı azaltma çabalarından dolayı gerçekleştirilen sonlu elemanlarla optimizasyon çalışmalarında, sadece taban radyüsü değil, gövde kalınlığı ve muhafazaların döküm çıkma açısının da etkisi incelenerek kapsamlı bir optimizasyon çalışması gerçekleştirilmiştir. Tasarım yapılırken döküm çıkma açısı incelenmiş ve 1° döküm çıkma açısının parça üzerindeki gerilmeyi %4,27 azalttığı tespit edilmiştir. Döküm çıkma açısı sonrasında teğetsel gerilme hesabı ve malzeme çekme testi raporları incelenerek prototip üretim malzemesi EN-GJS-500-7 seçilmiştir. Malzeme ile birlikte 40 lt/dk ve 250 lt/dk filtrelerinin en ince cidarlı bileşeni olan filtre muhafazalarının optimizasyonu gerçekleştirilmiştir. Yapılan optimizasyon sonucunda, 40 lt/dk filtre muhafazasının ağırlığı %18,5 azaltılırken, 250 lt/dk filtre muhafazasının ağırlığı gerekli mukavemeti sağlamak amacıyla %6,1 arttırılmıştır. Optimizasyonu yapılan filtre muhafazaları kullanılarak yüksek basınç hattı filtrelerinin performans testleri filtre test makinesiyle yapılmıştır. Performans test sonuçları ve teorik hesaplamalar ile filtrelerin doğrulamaları gerçekleştirilmiştir.

Abstract:
In hydraulic systems after the pump that delivers the stagnant fluid to the system, pressure line filters are used to ensure for continuous filtering process. Pressure line filters provide protection to equipment used after it from dirt and particles in hydraulic fluid. As the pressure increases, the elements that make up the system and their working principles are becoming more sensitive and dirt and particles in hydraulic fluid cause physical deformation. In this thesis, design, body weight optimization and verification of high pressure line filters by performing performance tests were discussed. In the previous studies carried out within Mesa Makina, only design of 63 lt/min hydraulic high pressure line filter bowl, design of the test unit and testing of this bowl has been carried out. In the design of the 63 lt/min capacity bowl only the insole radius has been optimized. In this thesis, differently, body thickness optimization and performance tests of filter bowls of 40 lt/min and 250 lt/min models were carried out. In optimization studies with finite elements carried out due to weight reduction efforts, not just the base radius, a comprehensive optimization study was carried out by examining body thickness and the effect of casting angle of the bowls. While designing, the casting angle was examined and it has been determined that 1° casting angle reduces the stress on the piece by 4.27%. After casting angle, by examining tangential stress calculation and material pull test reports, prototype fabrication material EN-GJS-500-7 was selected. Together with the material, optimization of filter bowl, the thinnest-walled component of 40 lt/min and 250 lt/min filters performed. As a result of the optimization, the weight of 40 lt/min filter bowl was reduced by 18,5% while the weight of 250 lt/min filter bowl was increased by 6,1% in order to provide the necessary endurance. Using optimized filter bowls, performance tests of high pressure line filters were made with a filter testing machine. Filters were verified with performance test results and theoretical calculations.