PİSTONLU YARI-HERMETİK SOĞUTMA KOMPRESÖRÜ KRANK MİLİNİN SANKİ-STATİK YAKLAŞIMLA SONLU ELEMANLAR ANALİZİ

Yarı-hermetik soğutma kompresörleri, arıza durumunda kolay müdahale kolaylığı sağlarlar. Bu kompresörlerde kullanılan krank milleri hem hafif hem de dayanıklı olmalıdır. Bu sebeple, doğru tasarım ve doğru malzeme seçimi çok önemlidir. Bu kompresörler yüksek hızda çalıştığından, zamana bağlı dinamik analiz kaçınılmaz olmaktadır. Ancak bu yöntemle problem çözümü çok uzamaktadır ve yakınsama sağlamak zorlaşmaktadır. Özellikle yataklardaki yağ basıncı değişimi vs gibi yapıdaki tüm dinamik etkiler dikkate alındığında problem iyice karmaşıklaşmaktadır.  Probleme hızlı ancak statik yaklaşımdan daha doğru bir çözüm elde etmek amacıyla bu çalışmada sanki-statik yaklaşım kullanılmıştır. Kinematik ve kinetik analiz sonucu elde edilen kuvvetler yapıya belli kabuller altında statik olarak uygulanmıştır. Ortaya çıkan maksimum gerilme krank milinin yağlama plakasına bağlanan ucundaki fatura dibinde olup, bu literatürdeki hasar örnekleriyle uyuşmaktadır. Analizler sonucunda atalet etkisi %1.7 civarında olup, ele alınan krank mili için sanki-statik yaklaşımın oldukça doğru bir yaklaşım olduğu gösterilmiştir.

Finite Element Analysis of Crankshaft of a Reciprocating Semi-Hermetic Compressor based on Quasi-Static Approach

Semi-hermetic compressors brings the advantage of easy repair in case of a breakdown. Crankshafts used in these compressors are required to be light-weight and durable at the same time therefore, a proper design along with a proper material selection becomes important. Due to high speed of operation, a transient dynamic analysis may become necessary for a proper evaluation of stresses and strains for the crankshaft. However, dynamic analysis is computationally demanding especially when all dynamic aspects are considered such as the influence of hydrodynamics of bearings etc. Considering only static part of the loading may be oversimplified approach for the problem. In this work, a quasi-static approach is used for the structural analysis of crankshaft by performing kinematic and kinetic analysis to determine forces with inertial effects included and then finite element analysis to determine stresses and deflections.  As expected, the maximum stress occurs in the radius of shaft connecting to the bearing on oil spreader side.  This is also verified in literature that fatigue cracks initiate at this site of crankshaft.  The inertial effects are investigated in detail and approximately around 1.7% of the loading is due to inertial effect of piston and connecting rod. Therefore, it is anticipated that quasi-static approach provides sufficiently accurate results. 

___

  • Becerra, J. A., Jimenez, F. J., Torres, M., Sanchez, D. T., ve Carvajal, E. (2011). Failure analysis of reciprocating compressor crankshafts. Engineering Failure Analysis, 18(2), 735-746. doi: 10.1016/j.engfailanal.2010.12.004
  • Chikalthankar, S. B., Nandedkar, V. M., ve Kaundal, S. K. (2013). Finite element analysis approach for stress analysis of crankshaft under dynamic loading. International Journal Of Scientific & Engineering Research, 4(2). ISSN 2229-5518
  • Espadafor, F. J., Villanueva, J. B., ve García, M. T. (2009). Analysis of a diesel generator crankshaft failure. Engineering Failure Analysis, 16(7), 2333-2341. Doi: 10.1016/j.engfailanal.2009.03.019
  • H. Bayrakceken, I. Ucun, S. Tasgetiren(2006). Fracture analysis of a camshaft made from nodular cast iron. Engineering Failure Analysis, Volume 13, Issue 8, Pages 1240-1245. Doi: 10.1016/j.engfailanal.2005.11.001
  • Handbook, A. S. H. R. A. E. (1996). HVAC systems and equipment. American Society of Heating, Refrigerating, and Air Conditioning Engineers, Atlanta, GA.
  • Kolhe, M. S. K., Chaudhari, M. A., & Ghare, M. P. (2016). Diesel Engine Crankshaft High Cycle Fatigue Life Estimation and Improvement Through FEA. In International Journal of Engineering Research and Technology (Vol. 5, No. 01, January-2016). IJERT. Doi: 10.17577/IJERTV5IS010430
  • Kurka, P. R. G., Izuka, J. H., & Paulino, K. L. G. (2012). Dynamic loads of reciprocating compressors with flexible bearings. Mechanism and Machine Theory, 52, 130-143. Doi: 10.1016/j.mechmachtheory.2012.01.014
  • Meng, J., Liu, Y., & Liu, R. (2011). Finite element analysis of 4-cylinder diesel crankshaft. International Journal of Image, Graphics and Signal Processing, 3(5), 22. Doi: 10.5815/ijigsp.2011.05.04
  • Montazersadgh, F. H. ve Fatemi, A. (2007). Dynamic load and stress analysis of a crankshaft (No. 2007-01-0258). SAE Technical Paper. Doi: 10.4271/2007-01-0258
  • Ranjbarkohan, M., Rasekh, M., Hoseini, A. H., Kheiralipour, K., & Asadi, M. R. (2011). Kinematics and kinetic analysis of the slider-crank mechanism in otto linear four cylinder Z24 engine. Journal of mechanical engineering research, 3(3), 85-95.
  • Yu, B. Y., Feng, Q. K., ve Yu, X. L. (2013). Dynamic simulation and stress analysis for reciprocating compressor crankshaft. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part C: Journal of Mechanical Engineering Science, 227(4), 845-851. Doi: 10.1177/0954406212453523
  • Yu, B., Yu, X., ve Feng, Q. (2010). Simple modeling and modal analysis of reciprocating compressor crankshaft system. International Compressor Engineering Conference, Purdue University, Indiana, USA, Paper 1982.
Uludağ Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Dergisi-Cover
  • ISSN: 2148-4147
  • Yayın Aralığı: Yılda 3 Sayı
  • Başlangıç: 2002
  • Yayıncı: BURSA ULUDAĞ ÜNİVERSİTESİ > MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ
Sayıdaki Diğer Makaleler

CAM ELYAF KATKILI POLİAMİD 66/POLİFTALAMİD KARIŞIMLARININ HAZIRLANMASI

İrem Nehir YILMAZ, Mehmet Atilla TAŞDELEN

YOĞUN DALGABOYU BÖLMELİ ÇOĞULLAMALI GİGABİT PASİF OPTİK AĞLARDA DÖRT DALGA KARIŞIMININ YUKARI YÖNLÜ HAT PERFORMANSINA ETKİSİ

Abbas Yuldurum Saleh SALEH, SAİT ESER KARLIK

FMVSS 210 NORMUNA GÖRE SÜRÜCÜ KOLTUĞU GELİŞTİRİLMESİ

Ebru PİŞGİN, EROL SOLMAZ

ÖĞÜTÜLMÜŞ ARAÇ LASTİĞİNİN VE PİROLİZ İŞLEMİNDEN SONRA OLUŞAN KARBON SİYAHININ BİTÜMLÜ BAĞLAYICILARIN REOLOJİK ÖZELLİKLERİ ÜZERİNDEKİ ETKİSİ

TANER ALATAŞ, MEHMET YILMAZ, BAHA VURAL KÖK, Muhammed Ertuğrul ÇELOĞLU, MUSTAFA AKPOLAT, Özge Erdoğan YAMAÇ, ERKUT YALÇIN

RULMANLI YATAKLARDA ETKİLİ OLAN HERTZ BASINÇLARININ VE YUVARLANMA ELEMANLARINDA OLUŞAN DEFORMASYONLARIN ANALİZİ

Emin GÜLLÜ, TUFAN GÜRKAN YILMAZ

DÜŞÜK ENERJİLİ DC IYON HIZLANDICISININ DİZAYNI, YAPIMI VE SONUÇLARI

HANDE KARADENİZ

KELİME TEMSİLLERİ İÇİN TEST PERFORMANSINI GELİŞTİRMEYE YÖNELİK EŞDİZİMLİLİK AĞIRLIKLARININ SEÇİMİ

AYKUT KOÇ, Veysel YÜCESOY

PİSTONLU YARI-HERMETİK SOĞUTMA KOMPRESÖRÜ KRANK MİLİNİN SANKİ-STATİK YAKLAŞIMLA SONLU ELEMANLAR ANALİZİ

HÜSEYİN LEKESİZ

TAM GELİŞMİŞ TÜRBÜLANSLI İÇ AKIŞTA KANATÇIKLI YAPILAR ÜZERİNDE ZORLANMIŞ TAŞINIM KORELASYONU ELDESİ: PARAMETRİK DENEYSEL ANALİZ

ÖZGÜR BAYER

ÇELİK YAPILARDA KULLANILAN DİYAGONAL ÇELİK ÇAPRAZLARIN YAPAY ARI KOLONİ ALGORİTMASI İLE OPTİMİZASYONU

Turan KARABÖRK, MUSTAFA SÖNMEZ, ERSİN AYDIN, TÜLİN ÇELİK, Yakup BÖLÜKBAŞ