Active and adaptive damping of chatter vibrations in the boring process using magnetorheological damper
Manyetoreolojik amortisör kullanarak borlama sürecindeki tırlama titreşimlerinin aktif ve adaptif olarak sönümlemesi
- Tez No: 771762
- Danışmanlar: PROF. DR. İSMAİL LAZOĞLU
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2021
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Koç Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 87
Özet
Tırlama, uzun ve ince katerler ile derin deliklerin delinmesi işleminde sınırlayıcı bir faktördür. Bu tez, delme işleminin stabilitesini arttırmak ve tırlamayı sönümlemek için yeni bir manyetoreolojik (MR) damperi tanıtmaktadır. Kateri çevreleyen bir sünger tabakasına doldurulmuş minimum miktarda MR sıvısı kullanan yeni bir tasarım sunulmaktadır. MR sıvı tabakası ve elektromanyetik devre, kolay kurulum şansı sağlayıp overhang uzunluğunun ayarlanabilmesini sağladığından katere harici olarak uygulanmaktadır. Damperin uzun ömürlü olmasını sağlamak için geliştirilmiş, çökme/tortulaşma direncine sahip özel yapım iki dağılımlı bir MR sıvısı kullanılmıştır. Geliştirilen MR sönümleyici kullanılarak delme işleminde tırlama titreşimlerinin aktif sönümlenmesi için değişken kazançlı super-twisting algoritmalı yeni bir kayan mod kontrolü tasarlanmış ve uygulanmıştır. Kontrolörün simülasyonları, dış bozucu etkilere ve parametrik belirsizliklere karşı hızlı tepkisini ve sağlamlığını göstermiştir. Önerilen denetleyici, geniş frekans aralığında yaygın olarak kullanılan PID denetleyicisinden daha iyi performans göstermektedir. Geliştirilen sistemin deneysel doğrulamaları CNC torna tezgahında yapılmıştır. Yeni MR sönümleyici kullanılan katerin modal analizi, sistemin hem sönümlemesinde hem de dinamik rijitliğinde iyileştirmeler göstermiştir. Bu geliştirme, stabilite lob diyagramlarında titreşim oluşmadan kullanılabilecek kesme derinliğini önemli ölçüde arttırmaktadır. Birçok havacılık uygulamasında yaygın olarak kullanılan malzemeler olan Al7075 ve Inconel 718 iş parçalarının delinmesi için çeşitli kesme koşulları altında doğrulama kesme testleri yapılmıştır. Bu çalışma ile elde edilen iyileştirmeler, işlenmiş yüzeylerin kalitesine ek olarak hem zaman hem de frekans alanlarında ölçülen ivme değerleri ile gösterilmektedir.
Özet (Çeviri)
Chatter is a limiting factor during boring of deep holes with long slender boring bars. This thesis introduces a new magnetorheological (MR) damper to suppress the chatter and increase the stability of the boring process. A novel design that utilizes a minimal amount of MR fluid filled in a sponge layer surrounding the boring bar is presented. The MR fluid layer and the electromagnetic circuit are externally applied to the boring bar, which allows easy installation and adjustability of the overhang length of the bar. A custom made, bidisperse MR fluid which has an improved sedimentation resistance property is used to ensure a long lifetime of the damper. A new sliding mode control with variable gain super twisting algorithm is designed and implemented for active damping of chatter vibrations in the boring process using the developed MR damper. Simulations of the controller show its fast response and robustness against disturbances and parameters uncertainties. The proposed controller outperforms the commonly used PID controller for disturbance rejection at wide range of frequencies. Experimental validations of the developed system were performed on CNC turning center. The modal analysis of the boring bar with the new MR damper shows improvements in both the damping and the dynamic stiffness of the system. This enhancement significantly increases the chatter-free depth of cut on the stability lobe diagrams. Validation cutting tests were performed under various machining conditions on boring of Al7075 and Inconel 718 workpieces which are materials widely used in many aerospace applications. The improvements achieved by this work are illustrated in terms of measured acceleration values in both time and frequency domains, in addition to the quality of the machined surfaces.
Benzer Tezler
- Asenkron motorlu lokomotifler için çekiş sistemi kontrolü
Traction system control of induction motor powered locomotives
MEHMET ALİ ÇİMEN
Doktora
Türkçe
2019
Mühendislik Bilimleriİstanbul Teknik ÜniversitesiKontrol ve Otomasyon Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. METİN GÖKAŞAN
- Design and adaptive control of magnetorheological damper for washing machine
Çamaşır makinesi için manyeto-reolojik damper tasarımı ve adaptif kontrolü
ABASIN ULASYAR
Doktora
İngilizce
2018
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiKoç ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HAKAN ÜREY
PROF. DR. İSMAİL LAZOĞLU
- Frequency domain optimization of dry friction dampers used for earthquake vibration damping of buildings
Binalarda deprem sırasında oluşan titreşimlerin sönümlenmesi için kullanılan kuru sürtünmeli sönümleyicilerin frekans düzleminde optimizasyonu
ZÜHTÜ EREN ERİŞEN
Yüksek Lisans
İngilizce
2012
Makine MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Bölümü
YRD. DOÇ. DR. ENDER CİĞEROĞLU
- Deprem etkisindeki yapıların aktif kontrolü
Active control of structures under seismic excitation
BEKİR BORA GÖZÜKIZIL
- Yüksek hızlı trenin rüzgâr ve esnek zemin etkisi altındaki titreşimlerinin yapay zekâ algoritmaları ile aktif kontrolü
Active control of high speed train vibrations under wind and flexible foundation using artificial intelligence algorithms
MUSTAFA EROĞLU
Doktora
Türkçe
2023
Makine MühendisliğiSakarya ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. RECEP KOZAN