Elektrik ile tahrik edilen hidrolik bumlu bir kaldırma aracının statik ve dinamik analizi
Static and dynamic analyses of a hydraulic boom lift vehicle actuated electrically
Yazar: BERKAN ÇAY
Danışman: PROF. DR. ÇINAR EMİNE YENİ
Dokuz Eylül Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Mekanik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Çalışma kapsamında özgün tasarıma sahip, tümü elektrikli olarak tahrik edilen araç üstü, dört adet yan ayaktan oluşan hidrolik bumlu bir kaldırma aracının tasarımı gerçekleştirilmiştir. Maksimum 10,5 m çalışma açıklığına sahip olan, 15 m dik yüksekliğe ulaşabilen ve 200 kg kaldırma kapasiteli bir taşıyıcı araç tasarımı yapılmıştır.  Araç ve taşıyıcı hidrolik bum için uygun elektrik motoru ve batarya seçimi yapılmış olup araç tahriki ve üst platform hareketleri için gerekli elektrik motor gücü hesabı gerçekleştirilmiştir. Çalışmada modelleme, montaj ve analiz aşamalarında SolidWorks paket programı kullanılmıştır. Montajlı sistemin nümerik analizi öncesinde aracın devrilme açısından hesabı analitik olarak yapılarak ağırlık merkezinin yeri belirlenmiştir. Ardından gerçeğe en yakın sınır şartlarında, belirli bir yük altında ve yerçekimi etkisi göz önünde tutularak en uygun mesh modeli ile numerik analizler aşamasına geçilmiştir. Platformun çalışabileceği farklı yüksekliler için değişen açı değerlerine bağlı belirli aralıklarla SolidWorks analiz modülünde tasarım senaryoları oluşturularak farklı parametreler irdelenmiştir. Bu kapsamda, her bir senaryoda sistemin eşdeğer Von Mises gerilmeleri, yer değiştirme değerleri, emniyet katsayıları ve doğal frekansları bulunmuştur. Böylelikle sistemdeki en kritik açı parametreleri belirlenerek bunlara karşılık gelen en kritik konum için kullanılan hidrolik elemanların çalışma basınçları hesaplanmıştır. Ardından sistemde kullanılan her bir parçanın tek başına analitik yöntemle hesaplanan kuvvet değerlerinden yola çıkmak suretiyle mekanik davranışı incelenmiştir. Burkulma analizleri, topoloji optimizasyonları, rüzgar yükü analizleri ve yüklerin zamana bağlı dinamik analizleri ayrıca nümerik olarak gerçekleştirilmiştir. Yapılan çalışmalar sonucunda ele alınan tasarımda kullanılan her bir katı parça, cıvata ve pim gibi makina elemanlarının emniyetli sınırlar dâhilinde minimum iki kat emniyetle çalıştığı gözlemlenmiştir.

Abstract:
Within the scope of this study, a unique design of an all electrically driven hydraulic boom lifting vehicle, consisting of four side legs, was carried out. The lifting vehicle has been designed with a maximum operating distance of 10.5 m, a vertical height of 15 m and a lifting capacity of 200 kg. Appropriate electric motor and battery were selected for the vehicle and the lifting hydraulic boom, and the required electric motor power for vehicle drive and upper platform movement was calculated. In the study, SolidWorks package program was used in the modeling, assembly and analysis stages. Before the numerical analysis of the assembled system was carried out, the location of the center of gravity was determined analytically against overturn. Afterwards, the numerical analysis phase was started with the most appropriate mesh model under realistic boundary conditions, under a certain load and taking into account the effect of gravity. Different parameters were examined by creating design scenarios in the SolidWorks analysis module at regular intervals depending on varying elevation angles for different heights at which the platform can operate. In this context, equivalent Von Mises stresses, displacement values, safety coefficients and natural frequencies of the system in each scenario were determined. Thus, the most critical scenario in the system was obtained and the operating pressures of the hydraulic elements corresponding the most critical position were calculated. Next, the mechanical behavior of each part used in the system was examined based on the force values calculated by the analytical method. Buckling analyses, topology optimizations, wind load analyses and time dependent dynamics analyses of loads were also performed numerically. As a result of the studies, it has been observed that each rigid part, machine elements such as bolts and pins used in the design, operates with at least a safety factor of two.