Döner vinçlerin dinamik davranışlarının incelenmesi
Dynamic behaviors of rotary cranes
Yazar: FURKAN BOLAT
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ MUHARREM ERDEM BOĞOÇLU
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Konstrüksiyon Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Bu çalışmada bir döner vincin dinamik davranış denklemleri çıkarılmış ve dinamik hareketleri Matlab-Simulink ortamında elde edilmiştir. Yapı sektörünün son yıllardaki gelişimi sebebiyle vinçlerden görevlerini hızlı ve hassas bir şekilde yapmaları beklenmektedir. Bu yüzden bu makinaların tasarımlarında ivmelenme ve dinamik faktör önemli bir kriterdir. Sistemde ivme yaratacak olan elemanlar sistemin dinamik faktörünü, mukavemetini ve tasarımsal parametrelerini etkileyecektir. Bu çalışmada 4 serbestlik dereceli bir döner vinç modellenmiştir. Sisteme bir döndürme momenti ve yükü kaldırabilmek için bir kuvvet etki ettirilmiştir. Lagrange yöntemiyle enerji denklemleri çıkarılmış ve Matlab programının Simulink modülü ile çözümlenmiştir. Bu çözümlemeler bazı parametrelerin değiştirilmesiyle yirmi sekiz farklı durum için tekrarlanmıştır. Bu parametrelerin sistem üzerindeki ivmelenmeye etkileri incelenmiştir. Ortaya çıkan ivme değerlerinden ve grafiklerden yola çıkarak döner vinç sisteminin çalışmasına etkiyen elemanların neler olduğu ve sistemin dinamik faktörünün nasıl ve hangi değişkenler tarafından etkilendiği gözlemlenmiştir. Sonuç olarak, döner vincin yatay hareketlerinden kaynaklanan ivmelenmelerin düşey hareketin ivmesi üzerinde bir etkisinin olmadığı gözlemlenmektedir. Ayrıca döner vinç elemanlarının yani bom kütlesinin, halat esneklik ve halat sönüm sabitinin, halat uzunluğunun da yük kaldırma ve vincin hareketi sırasında oluşan düşey ivmelenmelere etkisinin olmadığı da gözlemlenmiştir. Yani kule vincin dinamik faktörü üzerinde bu değişkenlerin etkisi yoktur. Bundan sonraki araştırmalarda döner vincin dinamik faktörü hesaplanırken karmaşık modeller yerine bu değişkenlerin hesaba katılmasına gerek olmayan daha basit modeller kurgulanıp doğru sonuçlar elde edilebilir.

Abstract:
In this study, dynamic motion equations of a rotary crane were extracted and their dynamic movements were obtained in Matlab-Simulink. Due to the development of the construction sector in recent years, the cranes are expected to perform their tasks quickly and precisely. Therefore, acceleration and dynamic factor in the design of these machines is an important criteria. The elements and inputs that create acceleration in the system will affect the dynamic factor, strength and design parameters of the system. In this study, a rotary winch with 4 degrees of freedom has been modeled. Torque has been applied to rotate the winch and force has been also applied to lift the mass. The energy equations have been created by Lagrange method and analyzed by the Simulink module of Matlab. These analyzes have been repeated 28 times for different situations by changing some parameters. The dynamic behaviors of the rotary crane have been determined by the acceleration and its graphs. Based on the resulting acceleration values and graphs, it is observed that the elements affecting the operation of the rotary crane system and how and by which variables the dynamic factor of the system are affected. As a result, it is observed that the acceleration from the horizontal movements of the rotary crane has no effect on the acceleration of the vertical movement. It has also been observed that the rotating crane elements, ie the boom mass, the rope elasticity and the rope damping constant, and the rope length have no effect on the vertical acceleration during the hoisting and crane movement. In other words, these variables have no effect on the dynamic factor of tower crane. In the next studies, the calculation of the dynamic factor of the rotating crane can be based on simple models which do not need to take account of these variables instead of complex models.