Araçlarda kullanılan amortisörlerin bilgisayar destekli valf tasarımı, uygulaması ve performans testleri
Computer aided valve design of shock absorbers used in vehicles, application and it's performans tests
Yazar: ADEM ENGİN ÇOTUR
Danışman: YRD. DOÇ. DR. İSMAİL GERDEMELİ
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Katı Cisimlerin Mekaniği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2010
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Amortisör = Damper ; Performans = Performance ; Performans ölçümleri = Performance measurements ; Sönümleme katsayısı = Damping coefficient ; Tasarım ilkeleri = Design principles ; Test performansı = Test performance

Özet:
Amortisörler titreşim sönümleyici olarak bilinirler ve güvenlik ve konfor sağlamak amacıyla kullanılırlar. En yaygın kullanım alanları otomobiller, hafif ticari araçlar ve ağır araçlardır.Amortisörden beklentiler yol koşullarına bağlı olarak değişmektedir.Yol zeminin düzgünlüğü, viraj dönme, frenleme, hızlanma ,tümsekler, çukurlar ve maksimum yük taşıma kapasitesi gibi parametreler önemli etmenlerdir. Amortisörler yüksek veya düşük sönümleme kuvveti üretebilirler ve tüm bu parametreler amortisörün çalışma karakteristiğini etkiler.Süspansiyon sistemi üç gruba ayrılır.Bunlar aktif süspansiyon sistemi, yarı aktif süspansiyon sistemi ve pasif süspansiyon sistemleridir. Pasif süspansiyon sistemleri, basit yapıya sahip olmaları, ucuz maliyetli olmaları ve beklentilere yanıt verebilmeleri bakımından, araçlarda en çok kullanılan süspansiyon çeşididir. Pasif süspansiyon sistemine ait iki uygulama mevcuttur. Bunlar tek borulu ve iki borulu amortisörlerdir.Bu çalışmada,amortisörlerin uygulama alanları, çeşitleri, bileşenleri, valf tasarımları ve yerleştirilmeleri ile ilgili bilgi verilmiş ve sönümleme karakteristiği bilinen hafif ticari bir araca ait arka amortisörün,?Dr? bilgisayar programıyla valf tasarımı gerçekleştirilmiş ve gerçek uygulama sonuçlarıyla mukayese edilmiştir.Program, doğru hedef karakteristiğin elde edilebilmesi bakımından, valf tasarımı için kullanılacak parçalarla ilgili, kullanıcıya bilgiler verir.Gerekli parçaları elde ettikten sonra, bilgisayar programından gelen verilerin doğruluğunu gözlemleyebilmek için,bilgisayar programı sonuçlarına göre bir araya getirilen amortisör ile gerekli sönümleme kuvveti performans testi gerçekleştirilmiştir.Böylece test sonuçları ve hedef karakteristik değerleri mukayese edilmiştir.Amortisör valf sistemi iki ana gruptan oluşur ve iki borulu amortisörlerde sönümlemeyi gerçekleştiren bu sistemler piston grubu ve alt sübap grubu olarak bilinirler. Her iki grupta da bulunan kısma diskleri, disk grupları, ayar pulları, yaylar, gözenekler, emme sübabı, emme sübap yayı gibi bileşenler, kapama ve açma karakteristiklerini elde edebilmek için bulunurlar. Çalışma içerisinde, amortisörün açma ve kapama sönümleme kuvveti kontrolü için bu parçaların nasıl etkiler gösterdiği grafikler üzerinde detaylı olarak incelenmiştir. ?Dr? programı, kullanıcıya, hedef karakteristik üzerindeki etkilerini inceleyerek her parçanın ayrı ayrı seçilmesine imkan verir. Böylelikle, kullanıcı, en yakın sönümleme karakteristiğini elde etmek için, en uygun valf parçasına karar verebilir.Parça seçimlerinin, tüm karakteristik eğri üzerinde oluşturduğu etkinin mukayesesiyle, amortisör valf parçaları bilgisayar programı sonuçlarına göre bir araya getirilir.Diğer taraftan, seçilen valf sisteminin ve parçalarının doğruluğunu görmek gerekli ve önemlidir.Bunu anlayabilmek içinse sönümleme kuvveti testi gereklidir.Çalışma yürütülürken, hedef karakteristik sönümleme değerleri yedi (7) farklı hız değerinde belirtilmiştir (0, 052 m/s, 0, 131 m/s, 0, 262 m/s, 0, 393 m/s, 0, 524 m/s, 1, 048 m/s, 1, 571 m/s) ve buna bağlı olarak yine belirtilen hız değerlerinde, sönümleme kuvveti ölçüm makinesi yardımıyla performans testi gerçekleştirilmiştir.Sonuç olarak, tanımlanmış bilgisayar programı ile hafif ticari bir araca ait ve sönümleme karakteristiği bilinen iki borulu bir arka amortisörün valf tasarımı ve performans testi uygulaması gerçekleştirilmiş ve mukayesesi yapılmıştır. Çalışma neticesinde, ?Dr? bilgisayar programının vermiş olduğu sonuçlar doğrultusunda, programın belirtmiş olduğu valf parçalar kullanılarak oluşturulan amortisörün performans testi gerçekleştirilmiş ve elde edilen sonuçlar ile hedef sönümleme kuvveti değerleri mukayese edilmiştir.

Abstract:
Shock absorbers are known as vibration dampers and they are generally used to provide safety and comfort in automobiles, light commercial vehicles heavy trucks and etc?The expectation from the shock absorbers changes according to the road conditions like irregularity of ground, cornering, accelerating, braking situation, bulges, holes and so on and maximum and minimum weight carrying capacity of the vehicle. Shock absorbers can work in high or low resistance and all of these conditions effect the working characteristics of the shock absorber.Suspension systems are divided into three groups. Passive suspension systems, semi-active suspension systems and active suspension systems. Passive suspensions systems are most widely used type in a way of having a simple structure, having a cheap cost and at the same time having a characteristics that living up to the expectations.There are two kinds of applications belong to passive suspension systems. Those are the monotube type and twintube type.In this study, the application areas, types, components, valve designs and installations of shock absorbers has been mentioned and the valve design of a rear twintube shock absorber belongs to a light commercial vehicle whose damper characteristics already known has been realized by the help of a computer program called as ?Dr? and compared with the actual application results. The program gives the user some results about the valve parts to be used so that getting rihgt target characteristics. After having obtaining the necessary parts so that observing the correctness the results coming from the computer program, the needed damping performance test has been performed by the shock absorber, which has been conflated according to the program, to compare the actual results and target characteristics. Shock absorber valve systems are composed of two main groups known as piston group and base valve group in twintube passive suspension types. In both groups, valving components exist to obtain compression and rebound characteristics, such as replenishing valves, disc groups, bleed disks, springs, bores, cover discs, star spring and the effects of these components on diagram in rebound and compression stages of shock absorber has been described in detail in the study. ?Dr? program enables the user to select the correct parts to be used in valve system by detecting the every effect on target characteristics diagram. Therefore, the user is able to understand and decide the most appropriate valve component to get the closest damping characteristics. By comparing the overall effect of the parts selected, shock absorber valve system is conflated according to the valve components obtaining from the computer program. On the other hand, it is necessary and important to see the correctness of the valve system selected.So that understanding this, a damping performance test is required. While the study has been prosequted, damping values of target characteristics were specified in 7 different working velocity (0, 052 m/s, 0, 131 m/s, 0, 262 m/s, 0, 393 m/s, 0, 524 m/s, 1, 048 m/s, 1, 571 m/s) and dependably, the performance test realized by the damping measurement machine has been performed in this 7 different velocity also.Consequently, the described computer program and performance test applications has been realized to obtain a correct valve system of a rear twintube shock absorber belong to a light commercial vehicle whose damping characteristics already known and a comparison study has been made. As a result of the study, the damping performance test results of the shock absorber conflated according to the ?Dr? program and the computer program results have given a positive result in a way of compatibility. Actual results of the shock absorber and the target characteristics obtained from the program has showed a perfect match. Thus, it?s observed that the designed valve system is correct for the shock absorber worked on.