Dynamic analysis, design and practical applications of an overconstrained mechanical force generator
Fazla kısıtlı mekanik kuvvet jeneratörünün dinamik analizi, dizaynı ve pratik uygulamaları
- Tez No: 489583
- Danışmanlar: PROF. DR. REŞİT SOYLU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2017
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu çalışmanın amacı; mevcut makinelerin dinamik özelliklerinin, mekanik kuvvet jeneratörleri (MKJ) kullanılarak iyileştirilmesidir. Mekanik kuvvet jeneratörleri; enerji verimliliğine sahip, fazla kısıtlı düzlemsel mekanizmalardır ve yere iletilen sarsma kuvvetleri ile sarsma momentleri sıfırdır. Mekanik kuvvet jeneratörleri, istenilen bir periyodik kuvvet profilini üretebilmekte; bir makinede anlık olarak fazlalık olan enerjiyi saklayıp, ihtiyaç anında makineye enerji sağlayabilmektedir. Bağlandıkları makinenin enerji tüketimini azaltabileceği gibi, seçilen bir dinamik özelliğinin iyileştirilmesinde de kullanılabilir. Bu çalışmanın ilk aşamasında, mekanik kuvvet jeneratörlerinin kuvvet analizinde kullanılmak üzere ön bilgi edinmek için, fazla kısıtlı düzlemsel bir paralel kenar mekanizmasın dinamik analizi yapılmıştır. Fazla kısıtlı bir paralel kenar mekanizmasına seçilen dinamik özellik bakımından“en yakın”fazla kısıtlı olmayan özdeş paralel kenar mekanizması tespit edilmiştir. Bulunan özdeş mekanizma fazla kısıtlı olmadığı için, dinamik analizi analitik yollarla kolaylıkla yapılabilmektedir. Çalışmanın ilerleyen aşamalarında, mekanik kuvvet jeneratörlerinin dinamik analizleri hem analitik yöntemlerle, hem de mühendislik yazılımlarıyla yapılıp elde edilen sonuçlar karşılaştırılmıştır. Mevcut bir makinenin toplam enerji tüketimi ve/veya maksimum motor torku/gücü, makineye bir MKJ bağlanarak düşürülebilir. Bu amaçla üretilmesi gereken kuvvet profili hesaplanmış ve bu kuvvet profilini üretecek MKJ'yi tasarlamak için bir algoritma önerilmiştir. Önerilen algoritma ile MKJ'nin kinematik ve atalet parametrelerinin yanı sıra slot profili de elde edilebilmektedir. MKJ'nin çeşitli tasarım parametrelerinin etkisi incelenmiş ve pratikteki uygulamalarıyla ilgili önerilerde bulunulmuştur. Mekanik kuvvet jeneratörleri kullanılarak mevcut makinelerin enerji tüketimi, maksimum motor torku/gücü gibi çeşitli değerlerinin ciddi oranda düşürülebileceği gözlemlenmişir. Bu sayede, ilk yatırım maliyeti ve/veya işletme giderini büyük oranda azaltmak mümkündür.
Özet (Çeviri)
In this thesis, dynamical characteristics of existing machines are improved by coupling mechanical force generators to the machine. In short, mechanical force generators (MFG) are energy efficient, overconstrained, shaking force and shaking moment free planar mechanisms which can be used to generate a desired periodic force profile; store excess energy and release it when needed. They can reduce the energy consumption of an existing machine, or optimize other dynamical characteristics of a machine. In chapter 2, dynamic analysis of an overconstrained parallelogram mechanism is performed. For this overconstrained mechanism, the“closest”equivalent regular mechanism, in terms of a predetermined dynamical feature, is obtained. Since it is not overconstrained, dynamic analysis of this equivalent mechanism can be performed analytically. This analysis sheds light on the dynamic analysis of mechanical force generators. In the following chapter, dynamic analyses of mechanical force generators are performed using two different methods. The first method is analytical, whereas the second method utilizes a computer simulation software. The results of the two methods are compared. For a given task of an existing machine, the total energy consumption and/or the required maximum actuator power/torque can be minimized by coupling a mechanical force generator to the existing machine. An algorithm, which determines the force to be generated by the MFG for the aforementioned optimizations, is introduced. The design of the MFG which generates this desired force is then realized by utilizing a novel, iterative algorithm. Besides the kinematic and inertial parameters of the MFG, this design yields the slot profiles of the MFG, as well. Effects of certain design parameters are investigated and several recommendations regarding practical implementation of mechanical force generators are presented. The case studies that have been performed in this thesis show that energy consumption or maximum actuation power/torque of existing machines can be substantially reduced by the utilization of mechanical force generators. Thus, it is possible to reduce the initial cost and/or running cost of existing machines.
Benzer Tezler
- Çok amaçlı kremayer-pinyon mekanizmalarının kinematik sentez ve analizi
Kinematic synthesis and analysis of the rack and pinion multipurpose mechanism
AYLİN YENİLMEZ
- Finite-time control of switched linear systems with time-delay
Zaman gecikmeli ve anahtarlamalı doğrusal sistemlerin sonlu zaman denetimi
GÖKHAN GÖKSU
Doktora
İngilizce
2020
Matematikİstanbul Teknik ÜniversitesiMatematik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ULVİYE BAŞER ILGAZ
- Elektrik enerji iletim şebekelerinin optimal genişletme planlaması
Optimal expansion planning of power transmission networks
NAZİF HÜLAGÜ SOHTAOĞLU
Doktora
Türkçe
1994
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiPROF.DR. NESRİN TARKAN
- Gemilerin manevra denklemlerinin bilgisayarla çözümü
The Solutions of equations of ship manoeuvres by the computer
EMİN KORKUT
- Assessment of operational transfer path analysis for practical applications
Pratik uygulamalar için operasyonel iletim yolu analizi'nin değerlendirilmesi
GÜRKAN TUTU
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. KENAN YÜCE ŞANLITÜRK