askeri araçlarda süspansiyon sistemi test sürecinin

OTEKON 2014
7. Otomotiv Teknolojileri Kongresi
26 – 27 Mayıs 2014, BURSA
ASKERİ ARAÇLARDA SÜSPANSİYON SİSTEMİ
TEST SÜRECİNİN İNCELENMESİ
Hüseyin Bayram, İzzet Çokal, Erdal Usta
Otokar Otomotiv ve Savunma Sanayi A.Ş., Sakarya
ÖZET
Askeri ve ticari araçlarda en önemli alt sistemlerinin başında süspansiyon sistemi gelmektedir. Özellikle ticari araçlara
göre daha zor şartlarda kullanılan askeri araçlarda süspansiyon sisteminin önemi katlanarak artmaktadır. Askeri araçlar
bozuk yollarda kullanıldığı gibi aynı zamanda gövdesinin zırh sacından olması nedeni ile ağırlığıda oldukça fazladır.
Süspansiyon sistemi hem bozuk yoldan gelen darbeler hemde gövdenin ağırlığı nedeniyle uygulanan baskının ortasında
kalmaktadır. Bu nedenlerden dolayı süspansiyon sistemi üzerinde özellikle durulması gereken bir sistemdir. Bu bildiride
Otokar’ın özgün ürünü olan askeri araçlara uygulanan süspansiyon testleri anlatılmaktadır. Süspansiyon testlerinin
genel içeriği, hangi standartlara dayandığı ve uygulamalardan örnekler yer almaktadır.
Anahtar Kelimeler: Süspansiyon, test, soğurulan güç, yunuslama açısı, yanal ivme
ABSTRACT
Suspension system is one of the most essential subsytems of commercial and military vehicles. Especially for military
vehicles which are used in more difficult conditions than commercial vehicles, suspension system has even much more
importance. Besides being used on off-road conditions, their weight is also higher because of the armour used on their
body structure.Suspension systems work under high load, caused by impacts coming from road surface and also the
weight of the body structure. Therefore, suspension system is a critical subsystem which should be taken into account
during design process. In this paper, suspension test that are executed for military vehicles developed by Otokar is
going to be described. Additionally, some general information about the suspension test procedures, reference standards
and examples from the applications will be given.
Keywords: Suspension, test, absorbed power, angle pitch, latteral acc.
yapılan testler ve bu testler esnasında kontrol edilecek
parametreler verilmiştir.
Yapılan testler;
1. GİRİŞ
•
Bu bildiride Otokar askeri araçlarının süspansiyon
sistemi test süreçleri anlatılmaktadır. Araçlar yapılan
testler sonucu valide edilmekte ve seri üretime
başlanmaktadır. Aşağıda süspansiyon sistemi için
•
•
•
•
1
Farklı
frekanslarda
geçirgenliğinin bulunması,
Fren testi,
Daire çizme,
Slalom,
Tekli engel geçiş,
süspansiyon
•
•
Çoklu engel geçiş,
Bozuk yolda sürüş,
Testler esnasında kontrol edilecek ölçüm değerleri:
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Süspansiyon sisteminin belli noktalarında ve
gövdede oluşacak ivme değerleri,
Koltuklarda oluşan ivme değerleri,
Yavaşlama ivmesi,
Deplasman,
Hız,
Yunuslama açısı (angle pitch),
Yuvarlanma açısı (angle roll),
Yanal ivme (latteral acc.),
Düşey ivme (vertical acc.),
Soğurulan güç (Absorbed power),
Şekil 2. Frekans taraması
Fren Testi:
AVTP
03-40
standardında
aracın
frenleme
kabiliyetinin
belirlenebilmesi
için
testler
tanımlanmıştır. Askeri araça değişik hızlarda fren testi
yapılmıştır. Fren sisteminin bu değişik hızlarda
sağladığı yavaşlama ivmeleri (MFDD) hesaplanmıştır.
Ayrıca test esnasında yunuslama açısı (angle pitch)
değerleri ölçülmüştür. ABS açık ve kapalıyken ayrı
ayrı ölçümler alınmıştır.
Şekil-1’de süspansiyon sisteminin karakteristiğinin
belirleyen önemli parametrelerden sönümleme
(damping-c) katsayısına örnek gösterilmektedir.
MFDD =
V082 − V012
25,92 x( S 01 − S 08 )
V 08 = Frene basıldığı hızın %80’lık kısmı
Şekil 1. Süspansiyon sistemi sönümleme katsayısı
V 01 = Frene basıldığı hızın %10’lık kısmı
S 08 = Frene basıldığı hızın %80’lık kısmındaki mesafe
S 01 = Frene basıldığı hızın %10’lık kısmındaki mesafe
2. SÜSPANSİYON TESTLERİ
Süspansiyon Geçirgenliği:
Askeri araç süspansiyon testlerine başlarken öncelikle
hidrolik yol simülatörüne alınmıştır. Burada araca
değişik genliklerde frekans taraması yapılmıştır.
Frekans taraması esnasında süspansiyonun altında ve
üstünde kalan bölgelere ivmeölçer yerleştirilmiştir.
Tarama esnasında ivme değerleri kayıt altına alınmış
ve üst üste oturtularak süspansiyon sisteminin
geçirgenliğine bakılmıştır.
2
Şekil 3. Fren testi hız durumu
Fren testi esnasında yaklaşık 5 m/s² ivme oluştuğunda
yunuslama açısı (angle pitch) değeri 5°’yi geçip
geçmediği kontrol edilmiştir.
Şekil 6. Yuvarlanma açısı (sola dönüş)
Slalom Testi:
AVTP 03-160 W standardında, aracın dönüş ve slalom
hareketi
sırasındaki
dinamik
stabilitesini
değerlendirmek amacıyla yapılacak testler için 2 ayrı
test parkuru tanımlanmıştır. Slalom testi için standartta
belirtilen test parkuru aşağıda gösterilmektedir.
Şekil 4. Fren testi yunuslama açısı
Daire Çizme Testi:
AVTP 03-160 W standardına göre değişik çaplarda ve
hızlarda dönme testi yapılmıştır. Araç 5 km/h hızla
başlayıp sonrasında yanal ivmede 0,5 m/s² artışları
geçmeyecek hızlarda arttırılarak test tekrarlanmıştır.
Test esnasında yuvarlanma açısı, yanal ivme ve belli
noktalara konulan strain gauge değerleri ölçülmüştür.
1. Bölüm : Uz.=15m, Gen.=(Araç eni x 1,1)+0,25m
2. Bölüm : Uz.=Araç Uzunluğu + 24m
3. Bölüm : Uz.=25m, Gen.=(Araç eni x 1,2)+0,25m
4. Bölüm : Uz.=Araç Uzunluğu + 24m
5. Bölüm : Uz.=15m, Gen.=(Araç eni x 1,1)+0,25m
Şekil 7. Şerit değiştirme mesafeleri
Şekil-8’de slalom testi esnasında oluşan yanal ivme
(laterall acc.) değeri gösterilmektedir.
Şekil 5. Daire çizme
Şekil-6’da Dönme testi esnasında araç gövdesinde
oluşan yuvarlanma açısı (angle roll) görülmektedir.
3
Şekil 10. Tekli engel geçme testi (yarım daire, trapez)
Tekli engel geçme testi yarım daire ve trapez profiller
için planlanmıştır. Araç değişik hızlarda özel parkurda
teste tabi tutulmuştur. Tekli engellerden geçiş
esnasında araçtan yunuslama açısı (angle pitch),
yuvarlanma açısı (angle roll), düşey ivme (vertical
acc.) değerleri, ivme ve strain gauge ölçümü
yapılmıştır.
Tekli engel geçiş esnasında süspansiyon sisteminin
bazı noktalarına yerleştirilen strain değerleri Şelik11’de gösterilmektedir.
Şekil 8. Şerit değiştirme lateral acc.
Askeri araç ile değişik hızlarda
slalom testi
yapılmıştır. Şerit değiştirme hem sağ hem de sola
dönüş şeklinde gerçekleştirilmiştir. Slalom testi
esnasında yanal ivme (lateral acc.) ve belli noktalara
konulan strain gauge değerleri ölçülmüştür.
Engel Geçiş Testi:
AVTP 03-170 standardı, tekerlekli araçların
süspansiyon sistemi performansını değerlendirecek test
metodlarını içermektedir. Test metodlarından birisi de
tekli engelden geçiştir. Bu parkurda, olması gereken
engel yüksekliği aracın süspansiyon deplasmanı ve
lastiği ezilmesi toplamı olarak belirtilmiştir. Standartta
belirtilen engel yükseklikleri Şekil-9’da gösterilmiştir.
Şekil 11. Tekli engel geçme testi strain değerleri
(yarım daire)
Tekli engel testlerinden sonra çoklu engel testlerine
geçilmiştir. Testler esnasında tekli engellerde
kullanılan braketler ard arda dizilerek parkur
oluşturulmuştur. Bu işlem yarım daire ve trapez
engeller için ayrı ayrı yapılmıştır.
Şekil 12. Çoklu engel geçme testi (yarım daire - trapez)
Şekil 9. Tekli engel ölçüleri (trapezoid, yarım daire)
4
Şekil-15’de yol testlerinin yapıldığı off road parkuru
görülmektedir.
Askeri araç değişik hızlarda engellerin üzerinden
geçmiş ve geçiş esnasında ivme, strain ve açı değerleri
toplanmıştır. Engel geçişleri esnasında süspansiyon
altına konulan ivme ile süspansiyon sisteminin üstüne
konulan ivme verileri üst üste oturtularak ne kadar bir
sönümleme oluştuğu tespit edilmiştir.
Şekil 15. Off road parkuru
Şekil 13. Çoklu engel geçme testi ivme değerleri
(trapez, sağ arka teker)
Askeri araçla bozuk yolda toplanan koltuk ivme
dataları kullanılarak soğurulan güç (absorbed power)
hesaplanmıştır. Hesaplama yöntemi TOP 1-1-014
standardında belirtildiği gibi yapılmıştır. Standartta
Soğurulan gücü hesaplamak için kullanılan formüller
aşağıda verilmektedir.
Bozuk Yol Sürüş:
Askeri araç 5 farklı parkurda yol testine tabi
tutulmuştur. Otokar bünyesinde bulunan APG parkuru,
Profil-IV parkuru, askeri araç parkuru, bozuk yol
parkuru ve off road parkurları kullanılmıştır. Yol
testleri esnasında yunuslama açısı (angle pitch),
yuvarlanma açısı (angle roll), düşey ivme (vertical
acc.) değerleri, gövde üzerinde ivme, koltuktan ivme ve
kritik noktalardan strain gauge ölçümü yapılmıştır.
Testler sonrasında elde edilen datalar incelenerek
hedeflenen değerlere yakınlığı tespit edilmiştir. Şekil14’te yol testlerinin yapıldığı APG parkuru
görülmektedir.
n
P = ∑ (C i ) Ai
2
1
P= Soğurulan güç (watt)
A i = rms ivme (ft/sec2)
W i = Frekans (rad./sec.)
Ci = K1 K 0
( F1 F4 − F2 F3 )
F32 + Wi 2 F42
K 0 = 4,3537
K 1 = 1,356
Wi = 2 f i
fi
= Frekans (Hz.)
F1 = −0,10245 x10 −9 Wi 6 + 0,17583 x10 −5 Wi 4
Şekil 14. APG parkuru
− 0,44601x10 − 2 Wi 2 + 1
5
F2 = 0,12882 x10 −7 Wi 4 − 0,93394 x10 −4 Wi 2
3. SONUÇ
+ 0,10543
Otokar’ın özgün tasarımı olan askeri araçların
süspansiyon test süreçleri ele alınmıştır. Araçların belli
noktalarından ivme strain dataları toplanmış ayrıca hız,
yunuslama açısı (angle pitch), yuvarlanma açısı (angle
roll), düşey ivme (vertical acc.), yanal ivme (latteral
acc.) gibi parametrelerde testler esnasında kayıt altına
alınmıştır. Kayıt altına alınan datalar standartlara göre
incelenmiştir. Yapılan çalışmalar sonucunda Otokar’ın
ürettiği askeri araçların süspansiyon sistemleri valide
edilmiştir.
F3 = −0,45416 x10 −9 Wi 6 + 0,37667 x10 −5 Wi 4
− 0,56104 x10 − 2 Wi 2 + 1
F4 = −0,21179 x10 −11Wi 6 + 0,51728 x10 −7 Wi 4
− 0,17947 x10 −3 Wi 2 + 0,10543
Şekil-16’da soğurulan gücü
oluşturulan bach görülmektedir.
hesaplamak
için
KAYNAKLAR
Şekil 16. Soğurulan güç için hazırlanan bach
Soğurulan gücün (absorbed power) TOP 1-1-014
standardına göre sınır değeri 6 wattır. Askeri araçta
data toplanan şoför koltuğu, orta sağ koltuk ve arka sol
koltuklar sınır değerin altında kalmıştır.
Testler esnasında süspansiyon sistemi üzerinde belli
noktalardan strain gauge datası toplanmıştır. Toplanan
strain gauge dataları süspansiyon sisteminde değişiklik
yapıldığında tekrarlanan testler için karşılaştırma fırsatı
sunmaktadır. Ayrıca süspansiyon sistemi elemanlarının
üzerlerine ne kadar gerilim oluştuğunun bilinmesi
tasarım için önemli bir veri teşkil etmektedir.
Şekil 17. Strain gauge yerleşimi
6
1.
AVTP 03-170, ‘Suspension Performance’
2.
AVTP 03-160 W, ‘Dynamic Stability’
3.
AVTP 03-50, ‘Speed and Acceleration’
4.
AVTP 03-40, ‘Brakig’
5.
TOP 1-1-014, ‘Ride Dynamics’

Download Report