Kavramsal-Tasarim-III-6. Bol-2010

20.12.2010 1

Kavramsal Tasarım – III

(Deney seti örneği)

HR. BÖRKLÜ – G.Ü. TEF Makine Bölümü

20.12.2010 2

Darbe Yüklemeli Deney Seti

Kavramsal Tasarım adımları

1. Görevi belirleme ve ihtiyaç listesi hazırlama

2. Temel problemleri belirlemek için soyutlama yapma

3. Fonksiyon yapıları geliştirme

4. Çalışma ilkeleri araştırma

5. Çalışma ilkelerini birleştirme

6. Uygun birleşimler seçme

7. Temel çözüm seçenekleri şeklinde düzenleme

8. Temel çözüm seçeneklerini değerlendirme


20.12.2010 3


Bu deney seti belirli darbeli tork yüklemeli mil-göbek

bağlantı dayanımlarını ölçmede kullanılacaktır

Önce şu sorulara cevap aranmalıdır:

o Darbeli yükleme nedir?

o Pratikte dönel makinelerde ne tür darbeli tork olur?

o Kamalı bağlantılarda hangi gerilme ölçümleri olası

ve faydalıdır?

Bu amaçla bir dizi sistem incelenmiştir


20.12.2010 4

Darbeli tork büyüklükleri düzenleme


20.12.2010 5

Deney seti ihtiyaç listesi – 1


20.12.2010 6



20.12.2010 7



20.12.2010 8



20.12.2010 9












20.12.2010 10

2. Temel problemleri belirlemek için soyutlama yapma – 1


20.12.2010 11



20.12.2010 12


5. Basamak Sonuçları

- “Aynı anda yükleme seviyesi, gerilme ve şekil

değişimlerini ölçerken; dinamik değişen tork uygula”


20.12.2010 13












20.12.2010 14

3. Fonksiyon yapıları geliştirme / tüm fonksiyon – 1


20.12.2010 15

3. Fonksiyon yapıları geliştirme / alt fonks belirleme - 2

Önemli alt fonks, E (ve ölçümlerde ise S) akışına dayanır:

o Girdi enerjisini yüke (torka) dönüştür

o Kontrol fonks için girdi E’ni yardımcı E’ye dönüştür

o Darbe etkisi için enerji depola

o Yükleme enerji ve büyüklüğünü kontrol et

o Yük (kuvvet) büyüklüğünü değiştir

o Yükleme enerjisini yönlendir

o Numune parça çalışma yüzeyine yük uygula

o Yükü ölç

o Numune parça gerilmelerini ölç


20.12.2010 16

3. Fonksiyon yapıları geliştirme – 3

Sistematik fonksiyon yapısı hazırlamak, farklı

seçenekler oluşmasını sağlamıştır

E / M akış ve ölçüm foks çözüm belirleyici olur

4 nolu FY, 5’in alt fonks içerdiği için çözüm ilkeleri

aramada esas alınır


20.12.2010 17HR. BÖRKLÜ – G.Ü. TEF Makine Bölümü

20.12.2010 18

3. Fonksiyon yapıları geliştirme / 1 ve 2. seçenek – 6


20.12.2010 19

3. Fonksiyon yapıları geliştirme / 3 ve 4. seçenek – 7


20.12.2010 20

3. Fonksiyon yapıları geliştirme / 5. seçenek – 8


20.12.2010 21












20.12.2010 22

4. Çalışma ilkeleri araştırma - 1

Önceden tanıtılan şu yöntemler çalışma ilkeleri araş-

tırmada kullanılmıştır:

o Geleneksel yöntemler: Kaynak araştırması ve mev-

cut bir deney seti analizi

o Sezgisel yöntemler: Beyin fırtınası

o Etkileşimli yöntemler: Bir değişen kuvvetler katalogu

+ enerji, çalışma hareket ve çalışma yüzey türleri

kullanan tasnif şemalarıyla sistematik araştırma

Sadece önemli alt fonk / çözüm ilkeleri ele alınmıştır


20.12.2010 23

4. Çalışma ilkeleri araştırma – 2


20.12.2010 24



20.12.2010 25



20.12.2010 26












20.12.2010 27

5. Çalışma ilkelerini birleştirme - 1

Çalışma ilkeleri, tasnif şemasına dayalı olarak

birleştirilmiş ve uygun 7 seçenek belirlenmiştir.


20.12.2010 28

5. Çalışma ilkelerini birleştirme - 2


20.12.2010 29












20.12.2010 30

6. Uygun birleşimler seçme - 1

Seçenek sayısını azaltmak ve makul düzeye indirmek

için bir ön seçim yapma gerekir. Bu amaçla seçim

kartı kullanılır.


20.12.2010 31

6. Uygun birleşimler seçme – 2


20.12.2010 32












20.12.2010 33


Ön seçim işlemi sonucu seçilen umut verici kavram

(konsept) seçenekleri uygun çizimlerle (genelde kroki

şeklinde) gösterilir.


20.12.2010 34

7. Temel çözüm seçenekleri şeklinde düzenleme - 1

(kavram seçeneği V1)


20.12.2010 35

7. Temel çözüm seçenekleri şeklinde düzenleme - 2



20.12.2010 36

7. Temel çözüm seçenekleri şeklinde düzenleme – 3



20.12.2010 37

7. Temel çözüm seçenekleri şeklinde düzenleme – 4



20.12.2010 38

Genelde şematik bir diyagram, çözümün fonk

yeterliliğini ölçmeye yeterli olmaz.

Ek hesap / model deneme gerekebilir.

V2 seçeneğinde tork sağlayacak kamı alalım. Bu

kam, gerekli tork artışı dT/dt = 125*103 Nm/s ve

max tork Tmax = 15*103 Nm oluşturabilir mi?


20.12.2010 39

Silindirik kam diyagramı


20.12.2010 40

Hesap basamakları:

- Gerekli max torga ulaşma süresi:

Δt = ( 15*103) / (125*103) = 0.12 sn

-Yük uygulama kolu ucundaki kuvvet:

Fmax = Tmax / l =15*103 / 0.85 = 17.6*103 N

Yükleme kolu, h = 30 mm mesafede Fmax kuvveti ile

müsaade edilen eğilme gerilmesini aşmadan hareket

eden bir ankastre yay kabul edilir.


20.12.2010 41

- Silindirik kamın teğetsel hızı:

vx = vy = h / Δt = 30 / 0.12 = 250 mm/s

- Silindirik kamın açısal hız ve devri:

ω = 0.25/0.125 = 2 rad/s; n = 60ω/2π = 19 dev/dk

- Dönme süresi:

tr = 2π/ω = 3.14 s

Elektronik kavramalarla kam sürücüsü açma / kapama

süresi yak. 1/10 sn olduğundan burada kullanılabilir.


20.12.2010 42

Max tork altında depolanan E:

Emax = (1/2)Fmax * h = 260 J

Bu, Δt = 0.12 sn aralığında gerekli E’dir.

- Volan boyutları:

Max devir nmax = 1200 dev/dk; ω=126 rad/s; volan

yarıçapı r= 0.2 m; volan kalınlığı w=0.1 m; volan

kütlesi mf=100 kg; atalet momenti Jf=(1/2)mf*r2= 2

kgm2 seçilir.


20.12.2010 43

-Volanda depolanan E:

Ef = (1/2)Jf * ω2 = 159 * 102 J

-Çalışma sonrası dönel hız:

Esonra = Ef - Emax = 15 640 J

ωsonra = √(2Esonra / Jf) = 125 rad/s

nsonra = 1190 dev / dk olur.


20.12.2010 44












20.12.2010 45


Daha önce seçilen ve kroki şeklinde gösterilen umut

verici kavram (konsept) seçenekleri şimdi ayrıntılı

değerlendirilir. Bu amaçla önce Maliyet-Kazanç Analizi

yöntemi ve sonra değer profili kullanılacaktır.


20.12.2010 46


o Seçilen dört kavram alternatifi değerlendirilir / en

iyisi seçilir.

o Önemli TŞ arzuları, farklı bazı değerlendirme

ölçütleri sağlayabilir (kontrol listeleri ile kullanılır).

o Ağırlık faktör / varyant parametreleri ile hiyerarşik

bir sınıflandırma (amaçlar ağacı) hazırlanır /

kullanılır.


20.12.2010 47



20.12.2010 48

değerlendirme






20.12.2010 53


o Bu işlem yapıldığında V2 seçeneği en iyi ve

ardından V3 olduğu görülür

o Ayrıca zayıf noktaların tespiti amacıyla bir değer

profili de çizilebilir

o Burada da % 68'lik bir beğenilme (ağırlık) derecesi

ile V2 seçeneği en yüksek değere sahip olduğu

görülür


20.12.2010 54


(değer profili – zayıf noktaları belirleme)


20.12.2010 55

Sonuç

Ölçekli genel oluşum çizimleri (montaj resmi) ile

ek düzenleme / deney seti geliştirme ve yap-

mak, V2 kavram seçeneğine dayanmalıdır.


20.12.2010 56

V2 seçeneğine dayalı tasarımdan imal edilen deney seti


20.12.2010 57












Documents

Kavramsal-Tasarim-III-6. Bol-2010