Bir Gemi Şaftının Burulma Titreşimleri

Günümüzde kara, hava ve deniz ulaşımında kullanılan araçların hareket etmesini sağlayan makinelerin ve güç aktarma parçaları (şaft ve redüktör)'nın üretimindeki temel prensip, makineleri hafif ve mukavemeti yüksek malzemelerden üreterek çalışma devirlerini yükseltmek suretiyle güçlerini ve ekonomik kullanım ömürlerini arttırmaktır. Makinenin devir sayısının arttırılması ve akabinde gücün yükselmesi nedeniyle makinede ve aktarma parçalarında oluşan titreşimler, çözülmesi gereken önemli bir problem olarak ortaya çıkmaktadır. Araçların hareket ve aktarma sistemlerinin tasarım hesaplamalarında, dengelenmemiş atalet merkezkaç kuvvelerinin ihmal edilmesi, aracın hareket ve sevk sistemlerinde büyük boyutlarda titreşime neden olmaktadır. Rezonans bölgesinde oluşacak bu titreşimler nedeniyle, aracı hareketini sağlayan aktarma parçaları, hesaplanan çalışma ömürlerinden önce kırılacaktır. Aracın hareket etmesini sağlayan aktarma parçalarının serbest ve zorlanmış titreşimlerindeki rezonanas frekanslarının hesaplanması suretiyle, makinenin rezonans bölgesi içerisinde çalışmasını engelliyecek işletme önlemlerinin alınmasıdır. Bu çözüm ile, makinenin; rezonans bölgesindeki devirlere kısa süreliğine girip çıkması hızlanması ve yavaşlaması sağlanarak verimli ve sürekli bir çalışma yapılması sağlanacaktır. Kullanılan makine ve aktarma sistemlerinin verimli ve sürekli bir çalışma içinde olması için, çalışma esnasında aktarma parçalarında oluşan radyal (öteleme) ve torsiyonel (burulma) titreşimlerinin rezonans bölgesi içerisinde büyük genlikler oluşturmasının engellenmesi gerekmektedir. Bu çalışmada yapılacak hesaplamlar ile, gemi sevk ve aktarma parçalarından oluşan farklı aktarma sistemlerinin burulma titreşimleri matematik modellerinin irdelenerek hareketin doğal frekans denklemleri bulanacaktır. Bulunan doğal frekans denklemleri ile, tasarımı yapılacak olan gemilere ait mekanik aktarma sistemlerinin, rezonans frekanslarında çalışmamaları için işletme devirleri veya aralıkları tespit edilecek ve makinelere ait işletme devirlerine ilişkin gerekli ikazların kullanıcılara yapılması sağlanacaktır.

The Torsional Vibrations of A Ship Shaft

Today, land, air and the machine that moves the tools used in the marine transportation and power transmission components (shaft and gearbox) basic principles in the production of machinery to increase light and strength of the force by increasing the operating speed by producing the high material and economic lifespan of. faculties, cause vibrations in the vehicle's movement and propulsion systems in large sizes. Due to this vibration will occur in resonance, which allows the vehicle moving transmission parts will be broken before the calculated working lifetime. Calculation of the resonance frequency of free and forced vibrations of transferring parts of the vehicle that moves through, working in the machine's resonance of the measures the company is taking to people with disabilities. With this solution, the machine; ensuring enter and leave briefly to cycle in resonance acceleration and deceleration efficient and continuous work will be done. For efficient and to be in a continuous operation of the machine used and transfer systems, radial consisting of transmission parts during operation (shift) and torsional (twisting) is required to prevent the build large amplitudes in the resonance region of the vibration. In this study, the evaluation can be made, the transfer of ship propulsion and transmission systems consisting of different components will find the natural frequency of torsional vibrations examining the mathematical model equations of motion. Found and natural frequency equation, the design of mechanical transmissions for ships to be made, the resonance frequencies to be determined business cycles or ranges for their work and making the user the necessary warning regarding the transfer operation of the machine will be provided.

PDF

___

[1] Alarçin, F.; Korkmaz, F.C.; Vibration Analysis of ship main engine and shaft system. International Journal of Mechanical Sciences. 2012: 310-319.
[2] Özgen, O. Pervane Şaftı Titreşim Analizi, Yıldız Teknik Üniversitesi, FBE Gemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı, İstanbul, 37 sayfa. (Yüksek Lisans Tezi), 2010.
[3] Okay, F.C. (P= 4900 kW n=170 d/d Üreten Bir Makineye Bağlı Şaft Hesapları, Yıldız Teknik Üniversitesi, Makine Fakültesi, Gemi İnşaatı Mühendisliği Bölümü, İstanbul, 28 sayfa. (Bitirme Projesi), 1999.
[4] Ünsan, Y.; İnsel, M. Gemi İnşaatı Sektöründe Karşılaşılan Problemin Çözümü İçin Yapılan Tam Ölçekli Endüstriyel Ölçümler ve Örnekler, Harita ve Kadastro Mühendisleri Odası, Mühendislik Ölçmeleri STB Komisyonu, 2. Mühendislik Ölçmeleri Sempozyumu, 23-25 Kasım 2005, İstanbul, 2005.
[5] Hara, T.; Furukawa, T.; Shoda, K. Vibration Analysis of Main Engine Shaft System by Building Block Approach. Bulletin of the M.E.S.J. 1995: 77-81.
[6] Maurice, L.A. Rotating Machinery Vibrations-From Analysis toTroubleshooting, Part 1, 3 Torsional Rotor Vibration Analysis Models, Marcel DEKKER, New York, 2001: 104-131.
[7] TAHRALI, N., Makine Dinamiği Mekanik Titreşimler Çözümlü Problemler 2. Fasikül Burulma Titreşimleri Eğitim Yayınları A.Ş., 1988; 20-90.
[8] Kelly, S.G., Fundamentals of Mechanical Vibration 2th edition, the University of Akron, 1999; 61-418.
[9] William W.S., Çeviren Toprak, T., Mekanik Titreşimler, Birsen Yayınevi, İstanbul, 1998; 105-200.
[10] Thomson, W., Theory of Vibrations With Appliciation, Nelson Thornes Ltd., United Kingdom, 2003; 8-94.
[11] Tahralı, N. ve Bağdatlı, S.M. Mekanik Titeşimler ve İzolasyonu (Teorik Açıklamalar ve Uygulamalar) Celal Bayar Üniversitesi Yayınları Yayın No:0012, 2014: 49-150.
[12] Tahralı, N.; ATİK, E. Konstrüksiyon Elemanlarında Güvenilirlik ve Ömür (Hesapları (Teorik Açıklamalar ve Uygulamalar) Celal Bayar Üniversitesi Yayınları Yayın No: 0005, 2012: 80-115.
[13] Tahralı, N.; Kaya, F.; Yüksek, İ.; Güçlü, R. (Makine Dinamiği 3. Baskı Yıldız Teknik Üniversitesi Makine Fakültesi, 1999: 149-160.