Yeni nesil traktörler için yüksek tork aktarımına sahip uzun ömürlü debriyaj tasarımı
Designing a high torque capacity durable clutch for new generation tractors
Yazar: OĞUZ DOĞAN
Danışman: DOÇ. DR. FATİH KARPAT
Uludağ Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2015
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Sonlu elemanlar analizi = Finite element analysis ; Şekil optimizasyonu = Shape optimization

Özet:
Debriyaj traktörün güç aktarma sistemindeki en kritik parçalardan biridir. Traktörün zorlu koşullar altında çalışması esnasında maruz kaldığı yükler ve sürücü hataları nedeniyle garanti süresinden önce debriyaj parçalarında hasarlar oluşmaktadır. Bu nedenle debriyajı oluşturan parçaların modern optimizasyon teknikleri kullanılarak yeniden tasarlanması gerekmektedir. 

Bu çalışmada yüksek tork aktarımına sahip traktörler için debriyaj parmakları incelenmiştir. Öncelikli olarak hasara uğrayan PTO parmaklarına sonlu elemanlar metodu ile statik ve yorulma analizleri uygulanmış ve sonuçları incelenmiştir. Yeniden tasarım aşamasında öncelikli olarak topoloji optimizasyonu uygulanmıştır. Bu sayede optimum malzeme dağılımı bulunmuş ve yeni tasarımın oluĢturulmuştur. Bu tasarımın nihai boyutlarının belirlenmesi için Şekil optimizasyonu ve cevap yüzeyi yöntemleri kullanılmıştır.Deney tasarımı metodu kullanılarak belirlenen tasarım parametrelerine bağlı maksimum gerilme,kütle ve yer değiştirme olmak üzere üç farklı denklem elde edilmiştir. Bu denklemler optimizasyon probleminde sınır ve amaç fonksiyonu olarak kullanılmıştır. PTO parmağı son boyutları Şekil optimizasyonu sonucunda belirlenmiştir.Yeni tasarım PTO parmağı yeniden analiz edilerek doğrulama çalışması yapılmıştır. Yapılan çalışmaların sonucunda parmak üzerinde oluşan gerilme değeri %30.6 azaltılmış, rijitliği ise %27,9 artmıştır. Ayrıca parmağın kütlesi yaklaşık %6 azaltılmıştır.

Abstract:
Clutch is one of the most critical components in the tractor's power transmission system. Due to the loads which are exposed to tractor during the operations under harsh conditions and driver mistakes, some failures occur in the clutch components before the warranty period. For this reason, these failed components are required to redesign by using modern optimization tools. 

In this study, clutch fingers for tractors with high torque transmission were examined. In the first case, conventional designs of the PTO fingers are analyzed by using finite element analysis according to static and fatigue analysis procedures. In the redesign phase, topology optimization was implemented as a priority. Thus, the optimum distribution of material was found and the new design created. To determine the ultimate size of the new design, shape optimization and response surface techniques were used. By using DOE method three different equations are gained which are maximum stresses, mass, and displacement depending on the selected design parameters. These equations are used in the optimization problem as objective and constraint equations. The final dimensions of the fingers are determined after shape optimization. The new designs of the PTO fingers are re-analyzed for validation process. As a result of the study the finger mass is decreased6%. Maximum Equivalent Von-Misses stress reduction of 30.6% is achieved. The rigidity is improved up to 27.9% compared to the initial design.