Hava Körüklerinin Statik ve Dinamik Sönümleme Özelliklerinin Sonlu Elemanlar Yöntemi ile İncelenmesi
Examination of the Static and Dynamic Damping Properties of Air Springs by Method of Finite Elements
Yazar: Kasım, Hasan; Özkan, Erol; Yazıcı, Murat
Dergi: Avrupa Bilim ve Teknoloji Dergisi No. 25, 2021
Anahtar kelimeler: Engineering ; Mühendislik ; Air spring,Finite element analysis,Cord-rubber composites,Hyper Elastic Materials,Ride comfort ; Hava körüğü,Sonlu Elemanlar Analizi,Kord-kauçuk kompozitler,Hiper elastik malzeme,Sürüş konforu

Araç dinamikleri açısından, süspansiyon sistemi, yüksek sürüş hızlarında yol düzensizliklerine karşı iyi sürüş kalitesini ve yol tutuş performansını korumalıdır. Körükler, uzun yıllardır ticari araçlarda ve otobüslerde, sürüş yüksekliğini korumak ve yükten bağımsız olarak araç konforunu artırmak için kullanılmaktadır. Hava yayları malzeme yapısı nedeniyle, çalışma sırasında tek yönlü gerilmelere maruz kalmazlar ve doğrusal olmayan davranış sergilerler. Kompozit yapı, farklı kalınlıktaki iç ve dış kauçuk arasında iki katman olarak zıt açılarda sarılan kord bezinden oluşur. Bu yüzden tek başına yüklemenin neden olduğu değişikliklerin ampirik olarak belirlenmesi zordur. Bu çalışmada hem deneysel hem de sonlu eleman yöntemleri ile havalı süspansiyon sisteminin bir parçası olan hava körüklerinin statik ve dinamik sönümleme özellikleri araştırılmıştır. Statik ve dinamik sönümleme özellikleri belirlenirken, farklı basınç ve deplasmanlardan dolayı körüklerde oluşan reaksiyon kuvvet değerleri kullanılmıştır. Sıkıştırma sonrası geri yaylanma esnasında deneysel ve analitik çalışmalardan elde edilen yay sabitlerinde farklılıklar gözlemlenmiştir. Minimum yüksekliğe ulaşıldıktan sonra geri hareket başladığı anda yay sabitinde yaklaşık %10'luk bir sapma gözlemlenmiş, sonrasında %6'dan daha az bir sapma değeri gözlemlenmiştir. Deneysel ve analitik çalışmalarda, anlık yükleme sonucunda elde edilen yay sabitleri arasındaki sapma değerleri %4'ün altında hava körüklerinde FEA analizinin etkin bir şekilde kullanılabileceği görülmüştür.

In terms of vehicle dynamics, the suspension system must maintain good ride quality and handling performance against road irregularities, especially at high driving speeds. Air springs have been used in commercial vehicles and buses for many years to maintain ride height and increase vehicle comfort regardless of load. Due to the air springs' material structure, they are not subjected to unidirectional stresses during operation and exhibit non-linear behavior. The composite structure consists of four layers with cord fabric wrapped at opposite angles as two layers between inner and outer tires of different thickness. Therefore, the changes caused by loading alone are difficult to determine empirically. In this study, both experimental and finite element methods investigated the static and dynamic damping properties of air bellows, which are a part of the air suspension system. While determining the static and dynamic damping properties, the reaction force values formed in the bellows due to different pressure and displacement were used. Differences were observed in spring constants obtained from experimental and analytical studies during spring back after compression. After reaching the minimum height, a deviation of about 10% in the spring constant was observed when the backward movement started, and then a deviation of less than 6% was obtained. In experimental tests and analytical studies, it has been observed that the deflection values between the spring constants obtained as a result of instantaneous loading remain below 4% and that FEA analysis can be used effectively in air spring analysis.