zırhlı aracın statik devrilme karakteristiği

OTEKON’ 14
7. Otomotiv Teknolojileri Kongresi
24 – 27 Mayıs 2014, BURSA
ZIRHLI ARACIN STATİK DEVRİLME KARAKTERİSTİĞİ
Emre Sert, Tuncay Çalışkan, Haluk Atasoy
Anadolu Isuzu Otomotiv A.Ş.
ÖZET
Kamu tarafından personel taşımacılığı için alımı yapılan zırhlı araç şartnamesine göre, araç devrilme anında masa
açısına dair minimum değer talep edilmektedir. Devrilme masası testinin araç devrilme anına kadar devam
ettirilememesinden dolayı Adams/Car programı kullanılarak doğrulanmış zırhlı araç modeli ile devrilme masası testi
yapılmıştır. 3 farklı ön viraj demiri ve 2 farklı ön yaprak yay kullanılarak optimizasyon yapılmıştır. Sonuç olarak, genel
şartnameyi sağlayan optimum ön yaprak yay ve ön viraj demiri analiz sonucuna göre seçilmiştir
Anahtar kelimeler: Devrilme Masası Testi, Statik Stabilite Faktörü, Devrilme Sınırı, Devrilme Açısı, Zırhlı Araç
STATIC ROLLOVER CHARACTERISTICS OF THE ARMORED VEHICLE
ABSTRACT
According to the armored vehicle specification that has been purchased by the public, minimum table angle value is
requested at the time that the vehicle rolls over. As physical tilt table test can not be continued until vehicle rollover
time, tilt table test was performed with armored verified vehicle model using Adams/Car software. To make an
optimization using three different front anti-roll bar and two different front leaf spring. In conclusion, according to the
results of the analysis, has been selected optimum front leaf spring and front anti roll-bar, which provide general
specifications.
Keywords: Tilt Table Test, Static Stability Factor, Rollover Threshold, Roll Angle, Armored Vehicle
SSF oranı NHTSA tarafından çarpışma testlerinde
aracın devrilme karakteristiğini belirlemek için kullanılır.
Araçların devrilme riskine göre NHTSA tarafından
puanlama yapılmaktadır. Şekil 1’ de görüleceği gibi SSF
oranı 1.25 den yüksek olan araçlar 4 veya 5 puanla
tanımlandırılırken, SSF oranı 1.25’ den düşük olan
araçlar 3 veya daha az puanlatanımlandırılır. Rechnitzer
ve Richardson çalışmalarında 16 farklı polis aracının
Statik Stabilite faktörünü ölçerek NHTSA’ nın verdiği
puanlamayı uygulamaştır. Çalışmalarındaki amaç, en
stabil ve devrilmeye dirençli polis aracını belirlemek idi.
[3] SSF değerindeki artış,araçların devrilmeye karşı
direnci ile doğru orantılıdır.
*NHTSA: National Highway Traffic Safety
Administration.
1. GİRİŞ
Aracın ağırlık merkezi, iz genişliği ve ağırlığı gibi
temel özelliklerinin dışındaki parametrelerin ihmal
edilmesi ile aracın viraj dönme anındaki davranışına
ilişkin bilgi alınması amacıyla devrilme karekteristliğinin
çıkarılmasına statik stabilite faktörü
(SSF)
denilmektedir. Özellikle ağır ticari araçlarda kazaların
çoğu devrilme kaynaklıdır. [1] SSF' nin hesaplanmasında
aracın yaylanmayan kütleye ait amortisör, yay, makas ve
havalı körük sertlik değerleri ihmal edilmektedir.
SSF'nin
hesaplanması,araçların
devrilme
karakteristliklerini belirlemek açısından önemlidir ve
araçlar *NHTSA tarafından SSF puanına göre belirli
skalada ölçeklendirilmiştir.
NHTSA ya göre binek araçların statik stabilite faktörü
1.30-1.55 arasında değişmektedir. [2]
1
∑ 𝐹𝑦 = 0
𝐹𝑦 − 𝑀 ∗ 𝑎𝑦 = 0 ise
𝐹𝑦 = 𝑀 ∗ 𝑎𝑦
(1.1)
∑ 𝐹𝑧 = 0
𝑀 ∗ 𝑔 − 𝑅𝑧 = 0
(1.2)
Denklem (1.1) ve (1.2) düzenlenir ise,
(1.3)
(1.4)
𝑅
Ağırlık merkezine göre moment alınır ise,
SSF
Şekil 1. Statik Stabilite Faktörü
∑ 𝑀𝐶𝐺 =
2. STATİK STABİLİTE FAKTÖRÜ HESABI
𝑇𝑊
2
∗ 𝑅𝑧 − 𝐻𝐶𝐺 ∗ 𝐹𝑦 = 0
Denklemler düzenlenir
bulunmuş olur.
Viraja giren taşıtın rijit olduğu yani suspansiyon ve
lastik defarmosyanları olmadığı varsayımı ile devrilme
anında dış tekerlerin yol ile teması kesileceği için bu
tekerleklere gelen kuvvetler "0" olacaktır. Aracın viraj
dönme davranışının simule edilmesi ve devrilme
karakteristliğinin belirlenebilmesi için statik stabilite
faktörü hesaplanmalıdır. El-Gindy [4], farklı özellikteki
araçları aynı yarıçaptaki viraja aynı hızlar ile test etmiştir
ve devrilme meydana gelmemesi için viraj anında aracı
etkileyen yanal ivme (𝑎𝑦 ) değerinin araca ait
SSFdeğerinden küçük olması gerektiği sonucuna
ulaşmıştır.
𝑎𝑦 ≤
𝑆𝑆𝐹
𝑉2
𝐹𝑦 = 𝑀 ∗ 𝑎𝑦 = 𝑀 ∗
𝑅𝑧 = 𝑀 ∗ 𝑔
SSF=
𝑇𝑊
2 ∗ 𝐻𝐶𝐺
2
= 𝑅∗𝑉 𝑔
ise
(1.5)
statik
stabilitefaktörü
(1.6)
(1.6) denklemi düzenlenir ve hız (V) çekilir ise aracın
devrilme öncesindeki sınır hızı bulunur.
TW∗R∗g
2∗HCG
Vkritik = �
(1.7)
Araca ait hız, iz genişliği ve yol dönüş yarıçapı
biliniyor ise aracın devrilme öncesindeki kritik ağırlık
merkezi yüksekliği bulunabilir.
(1.0)
Araca ait SSF’nin hesaplanması bu açıdan önem arz
etmektedir. Aşağıda SSF’ nin hesaplanmasına yer
verilmiştir.
Eğim nedeni ile ağırlık merkezinin konumundaki
değişiklik göz ardı edilmektedir.
𝐻𝐶𝐺 𝐾𝑟𝑖𝑡𝑖𝑘 =
𝑇𝑊∗𝑅∗𝑔
2∗𝑉 2
(1.8)
Araca ait hız, iz genişliği ve ağırlık merkezi
yüksekliği biliniyor ise aracın devrilme öncesindeki yol
dönüş yarıçapı bulunabilir.
𝑅𝑘𝑟𝑖𝑡𝑖𝑘 =
M
g
Fy
Rz
CG
TW
HCG
V
R
Şekil 2.Araca Etki Eden Kuvvetler
Ağırlık merkezinin değişimi ihmal edilmiştir.
Newton-Euler Denklemlerine göre;
2
2∗𝐻𝐶𝐺 ∗𝑉 2
𝑇𝑊∗𝑔
(1.9)
= Aracın Kütlesi (kg)
= Yerçekimi İvmesi ( m⁄s 2 )
=Lastiklere Etki Eden Yanal Kuvvet(N)
= Lastiklere Düşey Yönde Etki Eden Kuvvet
= Aracın Ağırlık Merkezi
= İz Genişliği (m)
= CG’ nin ZemindenYüksekliği (m)
= Aracın Hızı (m/s)
= Yol Dönüş Yarıçapı (m)
momentini karşılayamadığı için devrilme meydana
gelecektir. Diğer bir ifade ile dış tekere etki eden Fz
kuvveti "0" olduğu an devrilme başlangıcıdır.
Devrilmeye neden olan ana faktör, yanal yük
transferidir. Yük transferi yanal ivmenin bir
fonksiyonudur ve dış tekere etki eden Fz kuvvetini
azaltarak iç tekere etki eden Fz kuvvetinin artmasına
neden olacaktır. Bu nedenle, devrilme dinamiği ve aracın
ağırlık merkezinin yüksekliği arasındaki ilişkiyi
belirtebilmek için araç modelindeki devrilme eksenine
dayanan Yük Transfer Oranı parametresi tanımlanmıştır.
3. DEVRİLME MASASI TESTİ
Aracın Statik Stabilite faktörünün bulunması için
yapılan testlerin başında devrilme masası testi (DMT)
gelmektedir.
Devrilme masası testi ile aracın virajlardaki
davranışlarınınbelirlenmesi amaçlanmıştır. Ayrıca DMT'
nin tekrarlanabilir olması doğruluğunu arttırmaktadır. [5]
Şekil 3’ te gösterildiği gibi araç referans zemin üzerinde
statik halde durmaktadır ve masa belli açıyla yukarı
doğru θ açısı kadar kaldırılarak araca devrilme anındaki
düşey ve yatay doğrultada etki eden yükler belirlenir.
Burada yaylanan kütlenin ağırlığından oluşan kuvvetler
şunlardır,
𝑌𝑇𝑂 =
𝐹𝑅 −𝐹𝐿
(2.0)
𝐹𝑅 +𝐹𝐿
𝐹𝑅 = Sağ Tekere Etki Eden Dikey Kuvvet
FL = Sol Tekere Etki Eden Dikey Kuvvet
m ∗ g ∗ sin θ Yanal Kuvvet
m ∗ g ∗ cos θ Düşey Kuvvet
(N)
(N)
Şekil 4’ te gösterilen yaylanmayan kütleye ait yay,
amortisör ve viraj demiri karakteristliği denkleme katılır
ise,
𝑌𝑇𝑂 =
k
c
m
TW
𝑀𝑠
2
𝑚∗𝑔∗TW
(𝑘ø + 𝑐ø̇ )+𝑀𝑠
(2.1)
= Yay Sertliği Katsayısı (N/mm)
= Amortisör Sönümleme Katsayısı (Nsn/mm)
= Araç Ağırlığı (N)
= Araç İz Genişliği (mm)
= Viraj Demiri Burulma Katılığı (Nmm/der)
Şekil 3. Devrilme Masası Testi Gösterimi
Şekil 3’ te gösterildiği gibi araca etki eden yanal ivme
(𝑎𝑦 ) şu şekilde ifade edilmektedir;
𝑎𝑦 =
𝑀𝑔𝑠𝑖𝑛∅
𝑀𝑔𝑐𝑜𝑠∅
= 𝑡𝑎𝑛∅
∅ = Masa Açısı (der)
Devrilmeme şartı olarak araca etki eden yanal
ivmenin (𝑎𝑦 ), SSF’ den küçük olması gerektiğini
belirtilmiştir. Bu nedenle Devrilme Masası Testi yanal
ivmenin ölçülmesi dolayısıyla SSF’ nin hesaplanması
açısından en geçerli testtir.
Sıfır moment noktası teoremine göre masanın y
ekseni ile yaptığı açı olan "∅" devrilme anına ulaştığı
zaman aracın ağırlık merkezi doğrultusunun masaya
temas ettiği nokta da oluşan hayali sıfır moment noktası
(FZMP) aracın masaya temas ettiği hacmin dışına çıkacak
ve reaksiyon kuvveti (N)’ nin oluşturduğu devrilme
momenti, aracın kendi ağırlığından oluşan atalet
Şekil 4.Rijit Araç Gösterimi
Yanal yük transferini minmuma indirecek şekilde
yaprak yay, amortisör ile viraj demiri sertliği seçilecek
olur ise aracın devrilme anındaki devrilme açısı da
artacak ve araç daha stabil olacaktır.
4. DEVRİLME ANALİZİ
Şartnamede talep edilen minumum devrilme açısının
yanı sıra EC-R 107 regülasyonunda devrilme açısının
minumum 28o olması istenmektedir. İlgili şartın
3
sağlanabilmesi için farklı yaprak yay sertliği ve viraj
demiri katılığının etkisinin gözlemlenmesi için test
sırasında değiştirilerekbelirli masa açılarına karşılık
ağırlık merkezindeki gövde açıları karşılaştırılmıştır.
Ayrıca fiziksel test sırasında masa belirli açıya kadar
yatırılabilmektedir.Aracın devrilme sınırında iplerden
kurtulması veya kayması ihtimaline karşı şartname
sağlanıyor ise test sonlandırılmıştır ve statik devrilme
eşiği belirlenememiştir.
Adam/Car’ da devrilme masası test analizinin
yapılma amacı ise aracın devrilme anındaki masa açıları
ile gövde açılarının bulunmasıdır. Devrilme testi için
SAE J2180 standardı uygulanmıştır.
Standarta göre, testin yapılması sırasında uyulması
gereken koşullar aşağıda sıralanmıştır;
•
•
•
•
Masa açısal hızı maksimum 0.25 (der/sn)
� 𝟎. 𝟏 (der)
Masa açısı doğruluğu +
Araç devrilme açısı ağırlık merkezinden
ölçülecektir.
Rüzgarın etkisi ≤ 0.003 (g) olmalıdır.
Aşağıda teknik özellikleri verilen araca öncelikle
fiziksel devrilme masası testi farklı yaprak yay sertliği ve
viraj demiri katılığı uygulanmış ve araç devrilmeme şartı
sağlanmaya çalışılmıştır. Devamında ise zırhlı araç
Adams/Car modeli oluşturulup model doğrulanmış ve
uygun yaprak yay ve viraj demiri seçimi için
optimizasyon yapılmıştır. İlave olarak aracın devrilme
anındaki devrilme açısı ölçülmüştür.
Şekil 5. Zırhlı Araç Devrilme Masası Testi
4.2 Adams / Car Modeli
Zırhlı araca ait şasi, gövde, aks, motor ağırlık ve kütle
� 5 mm
ataletleri ile aks - şasi bağlantı koordinatları +
tolerans ile modele aktarılmıştır.
Tablo 1. Zırhlı Araç Teknik Özellikler
TEKNİK
ÖZELLİKLER
Dingil Mesafesi
4.2.1 Arka Aks
ÖLÇÜLER
(mm)
3385
Azami Uzunluk
7305
Azami Genişlik
2282
Azami Yükseklik
3350
Ön İz Genişliği
1914
Arka İz Genişliği
1650
Ön Uzantı
1640
Arka Uzantı
2245
Şekil 6 ve 7’de görüleceği üzere, arka ve ön aks rijit
olarak modellenmiştir ve her aks parçasına ait ağırlık ve 3
eksendeki atalet bilgileri modele aktarılmıştır.
4.1 Fiziksel Test
Şekil 6. Arka Aks Adams Modeli
Ouran yolcu ağırlığı olarak koltuk üzerlerine yük
verilmiş olup, aracın toplam ağırlığı 11100 kg olacak
şekilde, kapalı ortamda devrilme masası testi yapılmıştır.
İki farklı sertlikteki yaprak yay ve 3 farklı katılıktaki
önviraj demiri ile test tekrarlanarak minimum devrilme
açısı koşulu sağlanması amaçlanmıştır.
Körük, amortisör ve viraj demirie ait sertlik değerleri
nonlinear olarak tanımlanmıştır. Test sırasında arka aksa
ait amortisör, viraj demiri ve körük parametreleri
değiştirilmemiştir.
4
kütlenin amortisör, makas ve körük sertlikleri ile alt
sistem parçalarının ağırlık ve atalet bilgileri aynı
doğrulukta
modele
aktarılmıştır.
Aynı
şekilde
reboundstop ile bumpstop etki mesafeleri ve sertlik
değerleri nonlinear şeklinde aktarılmıştır. Ancak
amortisörin üst ve alt noktasındaki burçlar ile panhard
kolunun ve viraj demiriin gövde bağlantı noktalarındaki
burçların sertlik değerleri Adams/Car kütüphanesinden
alınmıştır. Modelin doğruluğunun diğer parametresi
olarak da fiziksel test esnasında belirli masa açılarına
karşılık ölçülen gövde açısı Adams sonuçları ile
karşılaştırılmıştır.
4.2.2 Ön Aks
Farklı katılığa sahip 3 farklı ön viraj demiri
değiştirilerek test tekrarlanmıştır. Aynı şekilde farklı
sertlik oranına sahip 2 farklı yaprak yay da değiştirilerek
6 farklı kombinasyonda devrilme masası testi yapılmış ve
araca ait SSF ile masa açısı Adams/Car simulasyonu ile
bulunmuştur. 3 farklı viraj demiri ile yaprak yaya ait
sertlik değerleri aşağıda paylaşılmıştır.
Şekil 7. Ön Aks Adams Modeli
4.3 Model Doğrulama
Araç yüksüz durumdayken tartılmıştır ve ön aks ile
arka aksa gelen yükler belirlenmiştir. Ölçüm sonucunda
araç ağırlık merkezinin "x,y" eksen koordinatları
belirlenmiştir. Ayrıca açısı belli platform üzerine aracın
ön tarafının çıkartılması ile ağırlık merkezinin "z"
eksenindeki koordinatı belirlenmiştir. Yüksüz aracın
statik haldeki Adams/Car modelinin doğrulanması için
korelasyon yapılarak ön ve arka aksa gelen yükler
çıkarılarak, fiziksel ölçüm sonuçları yakalanmıştır. Dolu
araç pedler ile tartılarakön ile arka aksa gelen yükler
belirlenmiştir. İlave edilen 2450 kg’ ın Adams/Car
modeline doğru şekilde aktarılabilmesi için korelasyon
yapılarak aks yükleri fiziksel ölçüm sonuçları ile
karşılaştırılmıştır. Boş ve yüklü aracın aks yükleri
aşağıdaki tabloda verilmiştir.
Şekil 8. Zırhlı Araç Adams Modeli
Fiziksel test sırasında gövde açısı arka bagaj kapağı
üzerinden ölçülmüş idi. Adams modelinde de aynı
noktadan gövde açısı ölçümü alabilmek için aynı noktaya
düzlem yerleştirilmiştir. Şekil 8 da görüleceği üzere
kırmızı top şeklinde gösterilen noktadan gövde ölçümü
alınmıştır.
4.4 Test Sonuçları
Test sırasında araçtaki yaprak yay sertliği ile ön ve
arka viraj demiri çaplarıaşağıdaki tabloda verilmiştir. İlk
3 test için yaprak yay 20 kg/mm sertliğinde ve sadece ön
viraj demiri çapları sırasıyla Ø38, Ø40 ve Ø42 olacak
şekilde değiştirilmiştir.Son 3 test ise yaprak yay 23
kg/mm sertliğinde ve ön viraj demiri çapları sırasıyla
Ø38, Ø40 ve Ø42 olacak şekilde değiştirilerek test
tekrarlanmıştır.Yüklü zırhlı aracın SSF’sı (1.6) numaralı
denkleme göre hesaplanır ise,
Tablo 2. Aks Yükleri Karşılaştırma Tablosu
SSF=
Adams/Car sonucu ile fiziksel ölçüm sonuçlarının
yakın çıktığı ve hatanın %1’ in altında olduğu
görülmektedir. Devrilme masası testinde masanın açısal
hızı küçük olduğundan ihmal edilebilir ve statik test
olarak kabul edilmektedir. [6] Bu nedenle aracın statik
haldeyken doğrulanması yeterli olmaktadır. Yaylanmayan
𝑻𝑾
𝟐 ∗ 𝑯𝒚𝒌
=
𝟏𝟗𝟏𝟒
𝟐 ∗ 𝟏𝟐𝟓𝟎
=0,76
TW
= 1782 (mm) Ön iz genişliğinin
= 1250 (mm) Araç ağırlık merkezinin seminden
HCG
yüksekliği
5
Devrilme anındaki yanal ivmeye bağlı olarak aracın
devrilme olasılığı NHTSA tarafından aşağıdaki formül ile
ifade edilmektedir.
Gövdenin ön aksa göre yatma açısı;
φ = 5,07 (der)
Devrilme Olasılığı =
4.4.2 Test No : 2
𝟏𝟎𝟎
𝟏+𝑺𝑲𝑭𝟔.𝟗
Zırhlı aracın devrilme olasılığı ise,
Devrilme Olasılığı (%) =
𝟏𝟎𝟎
𝟔.𝟗
𝟏+(𝟎.𝟕𝟔)
Test-1’ den farklı olarak Ø40 çapında daha sert ön
viraj demiri kullanılmıştır.
Tablo 4’ te gösterildiği üzerearaç devrildiği anda
masa açısı 28,110 iken gövde açısı 32,990 olmaktadır.
Test-1’ deki sonuçlara kıyasla masa açısı artarken gövde
açısında azalma olmuştur ve şartnamesinde belirtilen
koşulu ve regülasyon şartını sağlamaktadır.
= 40
Devrilmeme koşulu için; aracın viraj dönüşü anında
hızına bağlı olarak oluşan yanal ivmenin aracın SSF'
sından küçük olması beklenmektedir.
Tablo 4. Fiziksel Test / Adams Simülasyonu
Karşılaştırma
4.4.1 Test No : 1
Aşağıdaki tabloda yay ve viraj demiri özellikleri ile
devrilme anındanki masa ve gövde açıları bulunmaktadır.
Model doğruluğunu kıyaslamak için belli masa açılarına
karşılık ölçülen gövde açıları verilmiştir. Adams
simülasyon sonuçlarının % 10 hata oranı ile fiziksel test
sonuçlarını karşıladığı görülmektedir.
Yaprak
yay
Ön
Arka
Stabilizer Stabilizer
200
40
38
Devrilme Anı
Platform Gövde Açısı Adams/Gövde Hata Oranı
(%)
Açısı
(Fiziksel)
Açısı
6
7
6,5
7,1
18
21,5
19,01
11,6
26,2
31,6
28,25
10,6
28,11
-
32,99
-
Tablo 3. Fiziksel Test / Adams Simülasyonu
Karşılaştırma
Şekil 11. Masa Açısı ile Gövde Açısının Gösterimi
Test sonucuna göre, araç devrildiği anda masa açısı
27,730 iken gövde açısı 33,570 olmaktadır. Elde edilen
sonuç şartnamede belirtilen koşulu yerine getirmektedir.
Şekil 9’ da masa açısı ile gövde açısının zamana bağlı
Adams/Car sonuçları paylaşılmıştır. Masa açısının
artmasına bağlı olarak gövde açısı ile masa açısı
arasındaki farkın arttığı ve gövde açısının 280 değerine
ulaşması sonrasında
nonlinear artış
gösterdiği
görülmektedir. Açı değişimindeki doğrusallığın bozulma
nedeni dış arka tekerin zemin teması bağlantısının
azalmasına paralel olarak tekere gelen "z" eksenindeki
kuvvetin minimuma yaklaşmasıdır.
Şekil 12.Ön Aks-Gövde Açısı
Gövdenin ön aksa göre yatma açısı;
φ = 4,97 (der)
Daha katı ön viraj demiri kullanılması ile gövdenin ön
aksa göre yatma açısında azalma olduğu gözlemlenmiştir.
4.4.3 Test No : 3
Test-2’ den farklı olarak Ø42 çapında daha sert ön
viraj demiri kullanılmıştır.
Tablo 5' te gösterildiği üzerearaç devrildiği anda masa
açısı 28,540 iken gövde açısı 32,920 olmaktadır.
Tablo 5. Fiziksel Test / Adams
SimülasyonuKarşılaştırma
Şekil 9. Masa Açısı ile Gövde Açısının Gösterimi
Yaprak
yay
Ön
Arka
Stabilizer Stabilizer
200
Devrilme Anı
Şekil 10. Ön Aks - Gövde Açısı
6
42
38
Platform Gövde Açısı Adams/Gövde Hata Oranı
Açısı
(Fiziksel)
Açısı
(%)
6
6,9
6,45
6,5
18
21,6
18,91
12,5
26,2
31,3
28
10,5
28,54
-
32,92
-
Tablo 7. Fiziksel Test / Adams Simülasyonu
Karşılaştırma
Yaprak
yay
Ön
Arka
Stabilizer Stabilizer
230
40
38
Devrilme Anı
Şekil 13. Masa Açısı ile Gövde Açısının Gösterimi
Şekil 14. Ön Aks - Gövde Açısı
Gövdenin ön aksa göre yatma açısı;
φ = 4,68 (der)
Platform Gövde Açısı Adams/Gövde Hata Oranı
Açısı
(Fiziksel)
Açısı
(%)
6
6,9
6,28
9,0
18
21,4
18,9
11,7
26,2
31,3
27,43
12,4
28,56
-
32,64
-
Şekil 17. Masa Açısı ile Gövde Açısının Gösterimi
4.4.4 Test No : 4
Test-3’ den farklı olarak 23 kg/mm'lik yaprak yay ve
Ø38 çapında ön viraj demiri kullanılmıştır.
Tablo 6'da gösterildiği üzerearaç devrildiği anda masa
açısı 28,170 iken gövde açısı 32,70 olmaktadır.
Şekil 18. Ön Aks - Gövde Açısı
Gövdenin ön aksa göre yatma açısı;
φ = 4,49 (der)
Tablo 6. Fiziksel Test / Adams Simülasyonu
Karşılaştırma
Yaprak
yay
Ön
Arka
Stabilizer Stabilizer
230
Devrilme Anı
38
38
4.4.6 Test No : 6
Platform Gövde Açısı Adams/Gövde Hata Oranı
Açısı
(Fiziksel)
Açısı
(%)
6
7
6,3
10,0
18
21,5
19,07
11,3
26,2
31,5
27,46
12,8
28,17
-
32,7
-
Test-5’ den farklı olarak Ø42 çapında daha sert ön
viraj demiri kullanılmıştır.
Tablo 8' de gösterildiği üzerearaç devrildiği anda
masa açısı 28,610 iken gövde açısı 32,600 olmaktadır.
Tablo 8. Fiziksel Test / Adams Simülasyonu
Karşılaştırma
Yaprak
yay
Ön
Arka
Stabilizer Stabilizer
230
Şekil 15. Masa Açısı ile Gövde Açısının Gösterimi
Devrilme Anı
Şekil 16. Ön Aks - Gövde Açısı
Gövdenin ön aksa göre yatma açısı;
φ = 4,93 (der)
Daha sert yaprak yay kullanılması ile gövdenin ön
aksa göre yatma açısında azalma olduğu gözlemlenmiştir.
42
38
Platform Gövde Açısı Adams/Gövde Hata Oranı
Açısı
(Fiziksel)
Açısı
(%)
6
6,7
6,2
7,5
18
21,2
18,87
11,0
26,2
31,3
27,42
12,4
28.61
-
32.60
-
Şekil 19. Masa Açısı ile Gövde Açısının Gösterimi
4.4.5 Test No : 5
Test-4’ den farklı olarak Ø40 çapında daha sert ön
viraj demiri kullanılmıştır.
Tablo 7' da gösterildiği üzerearaç devrildiği anda
masa açısı 28,560 iken gövde açısı 32,640 olmaktadır.
Şekil 20.Ön Aks - Gövde Açısı
7
Gövdenin ön aksa göre yatma açısı;
φ = 4,39 (der)
5. SONUÇ
Fiziksel test ile araç devrilme anına kadar
sürdürülemediğinden Adams/Car
simülasyonu ile
devrilme anında masa açısı ve gövde açısı bulunmuştur.
Farklı sertlikteki ön viraj demiri ve yaprak yay
kullanılarak tekrarlanan testler sonucunda araç
şartnamesini
her
test
sonucunun
sağladığı
gözlemlenmiştir. Bu nedenle Test-1’ deki 20 (kg/mm)
sertliğindeki yaprak yay ve Ø38 çapındaki ön viraj
demiri kullanılması sonucuna ulaşılmıştır. Adams/Car
sonuçları fiziksel sonuçlar ile karşılaştırıldığında kabul
edilebilir az hata oranı ile sonuç verdiği gözlemlenmiştir.
Şekil 22. Yaprak Yayın Viraj Demirine Göre
Değişimi
Her bir viraj demiri parametresinin 2 farklı sertlikteki
yaprak yaya göre değişimi şekil 23 de çizdirilmiştir. Viraj
demiri katılığının artırılması maksimum masa açısını
artırdığı gözlemlenmiştir
Şekil 23. Viraj Demirinin Yaprak Yaya Göre
Değişimi
Şekil 24 de farklı yaprak yaylar ile farklı viraj
demirleri arasındaki bağıntı gösterilmektedir.sağ üst
köşede yaprak yay sertlikleri kırmızı ve siyah renk ile
gösterilmektedir. Farklı katılıktaki ön viraj demirleri "x"
ekseninde; masa açısı ise "y" ekseninde gösterilmektedir.
Şekil 21. Adams Simülasyonu / Devrilme Anı
Fiziksel test sırasında ilk başta sağ arka lastiğin
havalandığı gözlemlenmiştir. Şekil 21’ de görüleceği
üzere Adams simülasyonunda devrilmenin meydana
geldiği anda zemin ile teması kesilen ilk lastiğin arka iç
teker olduğu gözlemlenmiştir.
Arka aksın ön aksa göre daha rijit olması ve test
sırasında ilk olarak sağ arka tekerliğin yerden temasının
kesilmesinden dolayı ön aks rijitliğinin artırılması
amaçlanmıştır. Bu nedenle değiştirilen makas ve ön viraj
demiri etkisinin gözlemlenebilmesi için gövde ağırlık
merkezinin ön aksa göre yatma açısı her test için
çizdirilmiştir ve ön viraj demiri katılığı ile makasın
sertliğinin artmasına bağlı olarak ön aksın daha rijit
davrandığı; gövdenin ön aksa göre yatma açısının
azaldığı sonucuna ulaşılmıştır. Analiz sonucunda her bir
yaprak yay parametresinin 3 farklı katılıktaki ön viraj
demirine göre değişimi şekil 22 de çizdirilmiştir.Yaprak
yay sertliğinin artırılması maksimum masa açısını
artırdığı gözlemlenmiştir.
Şekil 24. Yaprak Yay ile Viraj Demiri Arasındaki Bağıntı
Değişken 2 parametreye göre devrilme anındaki masa
açısının alacağı değerleri gösteren histogram şekil 25 de
gösterilmektedir.
Şekil 25.Masa Açısı Çözüm Histogramı
8
KAYNAKLAR
1. Emniyet Müdürlüğü “Trafik Kaza İstatistikleri”
2011.
2. Hinch, J., et al., “WHTSAYs Rollover Rulemaking
Program - Results of Testing and analysis”. SAE
92058.
3. G. Rechnitzer, S. Richardson, E. Hoareau, 2000,
“Evaluatiıon and Testing of Police Vehicles for
Rollover Stabilitie”.
4. El - Gindy, M., 1995, “Overview of Performance
Measures for Heavy Commercial Vehicles in North
America”, Int. J. of Vehicle Design, Vol. 16, No. 4-5.
5. K. D. Lampert. “A Study of Vehicle Properties That
Influence Rollover and Their Effect on Electronic
Stability Controllers” .
6. Winkler, C. B., et al., “Repeatability of the Tilt Table Test Method”, SAE paper 930832.
9
10

Download Report