Hafif raylı bir taşıtın taşıyıcı bojisinin titreşim analizi

Abstract

15 milyonu aşkındinamik nüfusu ile dünyanın sayılı megakentlerinden biri olan İstanbul’un en önemli problemlerinden birisi, ulaşım sorunudur. Bu ulaşım sorununda en temel etken; insanların günlük hayatta toplu taşıma vasıtalarını aktif bir şekilde kullanmamalarıdır. Bunun da temelinde, toplu taşıma imkanlarının nüfusa oranla yeterli bir seviyede olmaması gelmektedir. Toplu taşıma vasıtalarından birisi olan raylı sistemler; yolcularına emniyetli, konforlu, hızlı, çevreci bir hizmet sunmaktadır. Bu sistemlerin aynı zamanda; ekseriyetle şehiriçi trafiğinden bağımsız bir hatta sahip olması sebebiyle, diğer toplu taşıma vasıtalarına kıyasla önemi giderek artmaktadır. Raylı sistemler; her geçen gün yeni özel taşıtların trafiğe çıktığı İstanbul’da toplu taşıma probleminin çözülmesinde kritik öneme sahiptir. Şehiriçi raylı ulaşımın geliştirilmesi; trafik probleminin azaltılmasındaki ciddi katkılarıyla beraber, kendine özgü bir takım problemleri de beraberinde getirmektedir. Raylı sistemin en çok göze çarpan problemi titreşimdir. Bu problemin çözümünde gerekli önlemlerin alınamaması durumunda; hem yolcu konforuna hem de çevreye ciddi etkilerinin olması kaçınılmaz bir neticedir. Bu tez konusu kapsamında; endüstriyel ve mühendislik tasarımı İstanbul Ulaşım A.Ş. tarafından yapılan yerli İstanbul tramvay’ının taşıyıcı bojisinin titreşim analizleri gerçekleştirilmiştir. Bu tez kapsamında gerçekleştirilen analizler; deneysel modal analiz (DMA), sonlu elemanlar analizi (FEA) ve burulma rijitliği analizidir. Deneysel modal analizde;serbest-serbest sınır şartını elde etmek için, farklı iki deneysel şart uygulanmıştır. Birinci modal testte; boji şasisi, yay ve halat vasıtasıyla kren kancasına asılarak ölçümler yapılmıştır. İkincisinde ise; boji şasisi zemin üzerinde bulunan iki adet kauçuk eleman üzerinde konumlandırılarak ölçümler yapılmıştır. Bu iki testin sonuçlarının kıyaslanmasıyla; bu iki yöntemden hangisinin sonlu elemanlar analizinin sonuçlarına yakınsadığı tespit edilmiştir. Sonlu elemanlar (FEM) analizinde; bojinin 3D katı modeli Catia programında oluşturularak, Hypermesh programı vasıtasıyla sonlu eleman ağ (mesh)modeli çıkarılmıştır. Elde edilen bu sonlu eleman ağ(mesh) modeli, Radioss programında çözdürülerek bojinin titreşim karakteristikleri elde edilmiştir. Çözümlenen veriler (mod şekli, mod frekansı ve sönüm değerleri), Hyperview programı ile grafiksel olarak gösterilmiştir. Burulma rijitliği analizinde ise; boji şasisinin Hypermesh programı vasıtasıyla elde edilen sonlu eleman ağ modeli üzerinde farklı üç yükleme durumu uygulandı. Bunlardan birincisi, boji şasisi yapısal tasarım standardının zorunlu kıldığı hattaki burulma (twist) durumunda boji şasisinin yapısal mukavemetinin garanti edilmesi durumu, diğerleri ise otomotiv şasilerinde tercih edilen sınır şartları kullanılarak boji şasisindeki burulma rijitliğinin tespit edilmesi durumudur. Bu tezin sonuç kısmında; öncelikle, bu analizlerden elde edilen sonuçlar vasıtası iletasarım aşamasındaki boji prototipinin deneysel verileri; sonlu eleman modelinin verileri ile kıyaslanarak optimumboji modeline ulaşılması hedeflenmiştir. İkinci olarak, bu tezde irdelenen boji ile literatürdeyeralan bazı bojilerin titreşim karakteristikleri ile mukayese edilerek, yeni geliştirilen bojinin, mevcut bojilere göre önemli yönleri belirtilmiştir.