Ekskavatör kabinlerinde düşen cisimlere karşı koruyucu yapıları destekleyen ek takviyelerin yapısal analizi ve modellenmesi
Structural analysis and modeling of additional reinforcements for falling object protective structures in excavator cabins
- Tez No: 997720
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ BEDİ CENK BALÇIK
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Başkent Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Ekskavatör, kazıcı yükleyici ve lastik yükleyiciler gibi iş makineleri günümüzde inşaat, madencilik, tarım, altyapı, ulaştırma gibi sektörlerde kullanılmaktadır. Bu makineler yüksek kuvvetlerin etkisinde çalışma şartları içerdiğinden yapı bütünlüğünün bozulmaması ve operatörün güvenliğinin sağlanması gibi konular yapısal analiz mühendislerinin ilgi alanları içerisindedir. İş makinesi kabinleri bir operatörün çalışma alanı olduğu kadar yaşam alanı da sayılabilecek öneme sahip alanlardır ve kabinlerin konforu, işlevi ve güvenliği tasarımları sürecinde değerlendirilen konularındandır. Yapısal analiz ve tasarım mühendisleri, oluşabilecek yüksek kuvvet içeren uygulama koşulları altında yapının güvenliğini sağlamakla yükümlüdürler. Kabinlerde devrilmeye ve düşen cisimlere karşı dayanımı senaryoları, operatör güvenliği açısından diğer senaryolara kıyasla öne çıkmaktadır. Kabin iskelet yapısı, bir bütün halinde oluşabilecek senaryolara göre ve standartlara bağlı olarak güvenli tasarlanabileceği gibi, düşen cisimlere karşı kabine eklenen koruyucu yapılar ile birlikte kullanılarak operatörü oluşabilecek tehlikeli kazalardan korumak üzere tasarlanabilir ve böylece kabin komplesinin üretim ve tasarım süreci hem kolaylaşabilir hem de üretimi daha ekonomik hale getirilebilir. Bu çalışmada farklı tasarımlara ve malzeme özelliklerine sahip düşen cisimlere karşı koruyucu (DCKKY) görevi olan ekskavatör tavanında kullanılabilecek ek koruyucu yapıların tasarımları ve analizleri gerçekleştirilmiştir. Farklı sayıda dikey ve yatay saç destekleri kullanılarak koruyucu tavan destek modelleri yaratılmıştır ve farklı malzeme tipleri ile davranışları sonlu elemanlar analizi yöntemi ile incelenmiştir. Yapıların sonlu elemanlar yöntemi ile elde edilen gerilme, gerinim, gerinim enerjisi, deplasman gibi sonuçlar maliyet etkeni ile birleştirilerek, oluşturulan performans endeksiyle kıyaslanmıştır. Endeks kıyaslamalarında en fazla mekanik deformasyonu olan yapı ile sonlu elemanlar analizi senaryosunda uygulandığı gibi düşürme testi uygulanmış ve sayısal analizle karşılaştırılmıştır. Yapılan çalışma sonucunda önerilen destek yapıların bir cisim düşme senaryosuna göre uygunluğu ve yapısal performansı ortaya konulmuştur.
Özet (Çeviri)
Construction machinery such as excavators, backhoe loaders, and wheel loaders are extensively utilized today in sectors including construction, mining, agriculture, infrastructure, and transportation. As these machines operate under high forces, ensuring structural integrity and operator safety are primary concerns for structural analysis engineers. The operator cabin serves as both a workspace and a living area; therefore, comfort, functionality, and safety are critical parameters evaluated during the design process. Among various safety scenarios, resistance to rollover and falling objects stands out as paramount for operator protection. While a cabin skeleton can be designed as a single unit to meet safety standards, integrating additional protective structures against falling objects can facilitate the design and production process of the cabin assembly and make production more economical. In this study, the design and analysis of additional protective reinforcements for excavator roofs were performed. Various protective roof models (FOPS) were developed using different configurations of vertical and horizontal sheet supports, and their behaviors were examined using Finite Element Analysis (FEA) across different material types. The FEA results, including stress, strain, strain energy, and displacement, were combined with cost factors and compared through a custom-developed performance index. To validate the numerical simulations, a physical drop test was conducted on the model exhibiting the highest mechanical deformation, and the data were compared with the numerical analysis results. As a result of this study, the suitability and structural performance of the proposed reinforcement designs for a falling object scenario have been demonstrated.
Benzer Tezler
- Bir iş makinesi kabinine uygulanan dinamik analizlerin bilgisayar ortamında simülasyonu
Computer aided simulation of dynamic analysis applied on an earth-moving machine cabin
RAFET KEMAL KOCABIYIK
Yüksek Lisans
Türkçe
2010
Makine MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiMakine Teorisi ve Dinamiği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. CİHAN DEMİR
- Ekskavatör kollarının tasarımı
Design of working equipment for excavators
ÖVÜN VEDAT OYMAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2005
Makine MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. FERHAT DİKMEN
- Ekskavatör kepçe robot kol sisteminin geliştirilmesi
Modelling and simulation of an excavator robot arm
MUSTAFA BAYAR
Yüksek Lisans
Türkçe
2010
Makine MühendisliğiMustafa Kemal ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HAKAN YAVUZ
- Ekskavatör tipi iş makinası simulatörünün kontrol, tasarım ve imalatının gerçekleştirilmesi
Control, design and manufacturing of excavator type business machine simulator
OĞUZ ÇEVİK
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolKarabük ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. İBRAHİM ÇAYIROĞLU
- Ekskavatör teleoperasyon sistemi ve kuvvet geri beslemesi kazanımları
Excavator teleoperation system and force feedback gains
AHMETCAN ÖNAL
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Mekatronik MühendisliğiBaşkent ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. ANDAÇ TÖRE ŞAMİLOĞLU