Investigation of gearbox noise and comparison of varying transfer path analysis methods
Şanzıman sesinin incelenmesi ve çeşitli iletim yolu analiz yöntemleriyle karşılaştırılması
- Tez No: 511492
- Danışmanlar: PROF. DR. İSMAİL AHMET GÜNEY
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2018
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Otomotiv Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 59
Özet
Yapısal kaynaklı sesler, diğer aktif bileşenlerin yanı sıra, şanzıman tarafından fiziksel bağlantılar yoluyla iç kabine iletilebilir. Şanzıman gövdeye, motor, şanzıman ve tork kolu takozlarıyla bağlantılıdır. Bu üç takoza ilave olarak, şanzıman ile gövde arasında titreşim iltemini sağlayacak şasi kablosu, kavrama hortumu ve vites kabloları olmak üzere üç farklı yapı mevcuttur. Şanzıman sesi kök neden olarak iki sebeple oluşmaktadır; birincisi iletim hatası, ikincisi ise stiffness dalgalanmasıdır. Araç hareket halindeyken şanzıman içerisinde yer alan dişliler sürekli hareket halindedir. Birbiri ile temas halinde olan dişlilerin tam uyumlu olmadığı durumlarda, dişililerin dönmesi esnasında dişliler birbirine çarpar veya birbiri ile kenetlendiği anda arada boşluk kaldığı için iki yüzey birbirine çarpar. Bu çarpma etkisisi ile oluşan titreşimler dişlinin bağlı olduğu komponentler boyunca iletilmektedir. İkinci kök neden olan stiffness dalgalanmasında ise, temas halinde olan dişliler biribiri ile kenetlenirken dişlilerin yapısından kaynaklı olarak dişin stifness değerlerinin farklılıaşması ile yüksek genlikli titreşimler oluşmaktadır. Bu yüksek genlikli titreşimler, dişilinin ağlı ve temas halinde olduğu bütün komponentler boyunca yayılmaktadır. Oluşan yüksek genlikli titreşimler, dişlilerin bulunduğu mil ve yataklardan kabuk kısımına iletilir. Şanzımanın dış kabuk kısmına gelen yüksek genlikli titreşimler sönümlenemediği durumda, şanzımanın gövde bağlantılarından gövdeye aktarılır. Bu gövdeye aktarılan yüksek genlikli titreşimler, gövdenin gürültü transfer fonksiyonu derecesinde iç kabine aktarılır. Bu sayede, yapısal kaynaklı şanzıman sesi iç kabinde duyulmuş olur. Mil ve yataklardan şanzımanın dış kabuğuna gelen yüksek genlikli titreşimlerin, kabuğu tahrik etmesiyle kabuk da yüksek genlikte tireşime girer ve panel katkısı ile hava yollu olarak şanzıman sesi iletilir. Yayılan hava yollu şanzıman sesi, sürücü etrafında yer alan panellerin iletim kaybı etkisiyle bir miktar sönümlenerek iç kabine taşınmaktadır. Yapısal ve hava yollu taşınan şanzıman sesinin iç kabine iletiminin incelenmesi için İletim Yolu Analizi (TPA) kullanılmaktdır. İletim Yolu Analizi (TPA) yöntemleri, son olarak kabinin içindeki gürültü bileşenleri olarak algılanan titreşimlerin ana yollarını araştırmak için kullanılmaktadır. Bir sistemdeki yapısal ve hava yollu yayılan gürültü transfer yollarını tanımlamak için, Matrix Inversion (MI), Mount Stiffness (MS), Operasyonel Transfer Yolu Analizi (OTPA) ve Eksojen Girdiler (OPAX) Yöntemleriyle Operasyonel Yol Analizi kullanılabilmektedir. Belirtilen yöntemlerin farklılığı TPA yöntemindeki yük hesaplanma formülasyonundaki farklılktan kaynaklanmaktadır. Mantık olarak aynı yapıya sahiptirler. Ancak, hedefe olan etkinin araştırılacağı pasif taraftaki noktanın üzerinde oluşan aktif taraftan gelen yükün N cinsinden değeri hesaplanırken kullanılacak parametreler farklıdır. Yapısal kaynaklı titreşimler için yük N cinsinde hesaplanırken, hava yollu yayılan katkılar için ise Pa cinsinden hesaplanmaktadır. Yük hesaplama yöntemlerinden en doğru sonucu veren Mount Stiffness (MS) metodudur. Ancak, bu metotta iletimin olduğu elastik burcun stiffnes değerlerinin girilmesi gerekmektedir. Bu değerlerin ise temini her defasında mümkün olmamaktadır. Bu sebeple, MS metoduna alternatif olarak Matrix Inversion Metodu yaygın olarak kullanılmaktadır. OPAX metodu ise her iki metoda alternatif olarak ortaya sunulmuştur. Yapılan çalışmalarda MS metodunun verdiği sonuca yakın sonuçlar verdiği ortaya konulmuştur. Bu çalışmada, aktif sistem bileşenlerinden fiziksel yollarla iç kabine geçiş yollarının katkısı, MI ve OPAX Yöntemleri ile araştırılmıştır. MI metodu için gövde bağlantılarına ivme ölçer yerleştirilmiş ve bu ivme ölçerlerin yakınına ikşer adet ivme ölçer konumlandırılmıştır. İç kabinde ise sürücü sağ ve sol kulağına mikrofonlar yerleştirilerek hedef olarak kullanılmıştır. Problemin oluştuğu manevrada gövde ivme ölçerlerinden operasyonel datalar toplanmıştır. İkinci set ölçümler için, araç yarı-yankısız odaya alınmıştır. Gövde bağlantılarında yer alan ivme ölçer yakınlarına hammer ile tahrik edilerek, indikatör olarak kullanılan ivme ölçer ve gövde tarafındaki ivme ölçerlerden ivme datası toplanmıştır. Bu sayede, titreşim transfer fonksiyonları ölçülmüştür. Akustik transfer fonksiyonlarının ölçümü için, gövde tarafındaki ivme ölçerler hammer ile tahrik edilerek, hedef olarak kullanılan mikrofonlardan ses basıncı verileri toplanmıştır. Elde edilen veriler ile büyük bir matris oluşturulmuştur. Matrisin çözülmesiyle, hesaba katılan gövde bağlantılarının hedefe olan katkıları hesaplanmıştır. OPAX metodunda ise, MI metodundan farklı olarak, operasyonel veriler için şanzımanın gövde bağlantılarının gövde ve aktif taraflarına ivme ölçer yerleştirilmiştir. Problemin oluştuğu koşulda bu ivme ölçerlerden operasyonel data toplanmıştır. Araç daha sonra yarı-yankısız odaya alınarak titreşim ve akustik transfer fonksiyonları ölçülmüştür. Titreşim transfer fonksiyonlarında, MI' dan farklı olarak, gövde tarafındaki ivme ölçerlerin yakınına hammer ile tahrik verilerek gövde tarafındaki ivme ölçerden veri alınmış ve ekstra indikatör olarak ivme ölçer kullanılmamıştır. Akustik transfer fonksiyonlarının ölçülmesi, gövde bağlantılarında yer alan ivme ölçer yakınına hammer ile tahrik edilerek hedef mikrofonlardan ses basıncı ölçümlerinin alınmasıyla sağlanmıştır. Hava yollu katkıların hesabında, akustik transfer fonksiyonu olarak, yükek ve düşük frekans kaynakları hedef olarak konumlandırılan sürücü kulağı yakınına konumlandırılarak hedef mikrofonlar tahrik edilmiş ve katkısı ölçümek istenen hava emiş, egzost çıkış, şanzıman ve motor bloğu yakınındaki mikrofonlardan cevap datası toplanmıştır. MI metodunda ise, akustik transfer fonksiyonları ölçülürken, yüksek ve düşük frekans kaynakları, katkısı hesaplanmak istenen noktalara yerleştitirlen mikrofonların yakınına konumlandırılarak hedef mikrofonlardan cevap datası alınmıştır. OPAX metoduyla bu sayede ölçüm zamanında büyük avantaj sağlanmıştır. Her iki yöntem sonucuna göre, şanzıman sesinin iç kabine iletilmesindeki baskın iletim yolları farklı olarak hesaplanmıştır. Bu zamana kadar doğru sonuç verdiği düşünülen Matrix Inversion Metodu' na göre baskın iletim yolları, şanzıman takozu, kavrama borusu ve şasi kablosu olarak hesaplanmıştır. Yeni uygulanan OPAX Metodu' na göre ise baskın iletim yolları olarak, şanzıman, tork kolu ve motor takozları hesaplanmıştır. Elde edilen sonuçların doğruluğu, baskın iletim yollarına yapılan modifikasyonlarla doğrulanmıştır. Bunun için, en basit ve hızlı yöntem olan kütle ilavesi ile incelemeler yapılmıştır. Analizler sonucunda hesaplanan baskın iletim yollarına kütleler ilave edilerek aktif taraftan gövde tarafına iletilen yüklerin azaltılması hedeflenmiştir. Bu sayede, gövdenin titreşim transfer fonksiyonları mertebesinde gövdeye iletilen yük iç kabinde gürültü ve titreşime neden olacaktır. Baskın iletim yollarına ilave edilen kütle miktarlarının belirlenmesinde deneysel yöntem kullanılmıştır. Matrix Inversion Yöntemi' ne göre hesaplanan şasi kablosu ve kavrama hortumuna, iki yapının yapısal olarak taşıyabileceği maksimum miktarda kütle eklenmiştir. Aynı yöntemle hesaplanan diğer baskın iletim yolu olan şanzıman takozu üzerine ise, paketleme açısından el verilen maksimum kütle miktarı yerleştirilmiştir. Bu kütle miktarı, toplam komponent kütle miktarının yaklaşık %15' ine karşılık gelmektedir. Kütleler şasi kablosu ve kavrama hortumu üzerinde gövdeye yakın konuma yerleştirilmiştir. Kütlenin şanzıman takozu üzerine yerleşim noktası için, takozun aktif, pasif ve braket tarafına modal analiz yapılmış ve incelenen problemli frekansın maksimum pik değeri için maksimum genliğin olduğu nokta olarak şanzıman takozu gövde tarafı tespit edilmiştir. OPAX analizine göre yapılan hesaplamalarda baskın iletim yolu olarak; motor, şanzıman ve tork kolu takozu bulunmuştur. Bulunan baskın iletim yollarına kütle ekleyerek gövde tarafına iletin yük değeri ve bu sayede iletilen titreşim seviyelerinin düşürülmesi hedeflenmiştir. Takozlar üzerin bağlanan kütlelerin değeri deneysel olarak bulunmuştur. Bağlanan kütle miktarları, bağlama bölgelerinin paketleme açısından elverdiği ölçü miktarınca olmuştur ve toplam takoz kütlesinin yaklaşık %10' una denk gelmektedir. Kütlelerin takozlar üzerine yerleştirilme konumları için modal analiz yapılmış ve problemli frekans aralığında mod şekilleri ve ses haritaları incelenmiştir. İncelelenen ses basınç haritalarına göre; şanzıman takozu gövde tarafına, tork kolu braketi üzerine ve motor takozu aktif tarafına kütleler bağlanmıştır. Analiz sonuçları karşılaştırıldığında, MI ve OPAX Metodlarının farklı baskın iletim yolları hesapladığı görülmüştür. Hangi yöntemin hesapladığı baskın iletim yollarının doğru olduğunun belirlenmesi için, her iki yöntemle belirlenen iletim yollarının gövde taraflarına iletilen titreşim seviyeleri düşürülmüştür. Sonuçta, OPAX ile belirlenen baskın iletim yollarının gövde taraflarındaki titreşim seviyeleri düşürüldüğünde iç gürültüde daha fazla iyileşme sağlandığı görülmüştür. Bu bağlamda, OPAX metodunun, Matrix Inversion metoduna göre daha doğru sonuç verdiği sonucuna ulaşılmıştır.
Özet (Çeviri)
Structure borne noises can be transmitted to interior cabin via physical connections by gearbox as well as other active components. Gearbox is connected to body through engine torque rod mount, gearbox mount and engine mount. But also, there are three connections which are chassis cable, clutch pipe and shift cable. Chassis cable is a cable and connected on the body under the battery. Clutch pipe is a pipe which is connected to body through firewall. Shift cable is connected to body through tunnel area where is one of the weak zone of the vehicle for NVH. Experimental Transfer Path Analysis (TPA) Methods are utilized to investigate main paths of vibrations which are eventually perceived as noise components inside the cabin. For identifying the structure and air borne noise transfer paths in a system, Matrix Inversion (MI), Mount Stiffness (MS), Operational Transfer Path Analysis (OTPA) and Operational Path Analysis with Exogenous Inputs (OPAX) Methods exist. In this study, contribution ranking of transmission paths from active system components through the physical connections into the interior cabin are investigated by MI and OPAX Methods. In Matrix Inversion Method, ranking is made by using operational data at passive side, vibration transfer functions from passive side to target and indicators and acoustic transfer functions from passive side to target. To load calculation, operational data and vibration transfer functions are producted. Calculated load at the passive side and acoustic transfer functions are producted to get the contribution of that point to the target. On the other hand, in Operational Path Analysis with Exogenous Method, to calculate the contribution of the points and ranke them, operational data at active and passive side, vibration transfer functions between passive side and target and acoustic transfer functions are needed. Acoustic transfer functions are measured by reciprocally by active the source in the target and measuring the responses at the accelerometers. With using OPAX method, measurement time of transfer functions is decreased. And finally, a comparison of them is presented based on the accuracy of obtained results. The modifications are applied on dominant transfer paths which are determined by the mentioned methods above, respectively. Thus, the accuracy of these two methods are investigated on vehicle level NVH tests while observing the variations in the interior cabin noise level.
Benzer Tezler
- Dönen makinalardaki mekanik titreşimler ve bunların arıza parametresi olarak incelenmesi
Mechanical vibrations in rotating machines and investigate of them as damage parameters
ERHAN APAK
Yüksek Lisans
Türkçe
1997
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NURDAN GÜZELBEYOĞLU
- Bir dizel motor ve şanzıman grubunda burulma titreşimlerinin modellenmesi ve tıkırtı sesi değerlendirmesi
Torsional vibration modelling of a diesel powertrain system and rattle investigation
EMRE ÖZDEMİR
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. KENAN YÜCE ŞANLITÜRK
- Vehicle booming noise investigation
Araçlarda uğultu tarzı gürültünün araştırılması
ZİYA GİRGİN
Yüksek Lisans
İngilizce
2006
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF.DR. İSMAİL AHMET GÜNEY
- Taşıtlarda iç gürültü değerlendirmesi
Interior noise assessment in vehicles
MESUT ERTUĞRUL
Yüksek Lisans
Türkçe
2013
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İSMAİL AHMET GÜNEY
- AISI 9310 çeliğine karburizasyon öncesi yapılan bakırkaplamanın gözenek özelliğinin incelenmesi
Investigation of the porosity properties of copper plating before carburization on AISI 9310 steels
MERVE YAVAŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Metalurji MühendisliğiEskişehir Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÜRSOY ARSLAN