Cruze

Titreşim Teorisi ve Terminolojisi

Araçları tasarımları ve mühendislik gereksinimleri son bir kaç yıl içinde önemli değişiklikler geçirmiştir.

Araçlar daha sağlam olup öncekine göre yol girdilerinden daha fazla izolasyon sağlamaktadırlar. Günümüzün daha sağlam araçları, önceki tasarımlardaki araçlarda olabilecek titreşimlerden pek çoğuna daha az maruz kalırlar, ancak dönen bir komponent ile aracın gövdesi arasında bir aktarım yolu oluşmuşsa, daha modern bir araçta da hala titreşimler algılanabilir.

Günümüzde, bir çok araçta çok fazla yoldan izolasyon noktası yoktur. Bir komponent yeterince güçlü bir titreşim yayarsa, bu mevcut izolasyonun üstesinden gelebilir ve komponentin onarılması ya da değiştirilmesi gerekir.

İstenmeyen gürültü ve titreşimin olması/olmaması, müşterinin aracın genel kalitesi konusundaki görüşüyle bağlantılıdır.

Titreşim bir nesnenin ileri-geri veya yukarı-aşağı tekrar eden hareketidir. Aşağıdaki komponentler araç titreşimlerinin çoğuna sebep olurlar:

Dönen komponentler, aşırı balans bozukluğu veya kayma olduğunda titreşimlere sebep olacaktır. Titreşim diyagnozu esnasında, balans bozukluğu veya yalpa bir TOLERANS olarak kabul edilmelidir, SPESİFİKASYON olarak değil. Yani, balans bozukluğu veya yalpa ne kadar az olursa, o kadar iyidir.

Dönen komponentler yolcu bölmesinden iyi bir şekilde izole edilemezlerse, titreşim sorunları oluşur. Motor yatağı bozuk ise, motor ateşleme darbeleri titreşim olarak algılanabilir.

Titreşimli bir komponent sabit bir hızda çalışır (km/saat, mph, veya dev/dak.). Söz konusu titreşimin hızını ölçün. Oran/hız belirlendiğinde, kaynağını tespit etmek titreşimi için eşit bir oran/hızda çalışan bir komponentle karşılaştırın. Titreşimler ayrıca, karoseri yapısı yoluyla diğer komponentlere de iletilirler. Dolayısıyla, sadece koltukta titreşim olması titreşimin kaynağının koltuk olduğunu göstermez.

Titreşimler aşağıdaki üç elementten oluşurlar:

Önceki çizimde kaynak, balanssız bir lastiktir. Aktarma yolu, titreşimlerin araç süspansiyon sisteminden direksiyon kolonuna kadar geçtiği yoldur. Yanıt veren, müşterinin titreşimli olduğunu bildirdiği direksiyon simididir. Bu üç elementten birinin yok edilmesi genelde durumu düzeltecektir. Toplanan bilgilerden hangi elementin onarılmasının daha iyi olacağına karar verin. Direksiyon kolonuna bir destek koyulması, direksiyon simidinin titreşimini önleyebilir ancak destek koyulması pratik bir çözüm değildir. En kesin ve etkili onarım lastik balansının gerektiği gibi ayarlanmasıdır.

Titreşim ayrıca gürültü de çıkarabillir. Örneğin, egzoz borusu şasiye topraklanmış bir araç düşünün. Titreşimin kaynağı egzozdan geçen motor ateşleme palslarıdır. Aktarım yolu topraklanmış veya bağlanmış bir egzoz askısıdır. Yanıt veren şasidir. Taban paneli titreşim yaparken büyük bir hoparlör etkisi yaparak gürültü çıkartır. En iyi onarım, aktarım yolunu yok etmektir. Egzoz sisteminin ayarlanması ve şasideki topraklama durumunun düzeltilmesi aktarım yolunu yok edecektir.

Aşağıda titreşim diyagnozunun başlıca 2 komponenti verilmektedir:

Bir komponentin yukarı-aşağı ve ileri-geri hareketinin tekrarlaması, pek çok müşterinin titreşim şikayetlerine sebep olur. Aşağıda titreşim yapan yaygın komponentler verilmektedir:

Titreşim diyagnozu aşağıdaki basit ana hatları içerir:

1. Tekrarlayan hareketi ölçün ve ölçüme bir saniyedeki çevrimler veya bir dakikadaki çevrimler olarak bir değer verin.
2. Aynı oranda veya hızda çalışan bir komponentin rotasyon hızı açısından frekansı ilişkilendirin.
3. Titreşime sebep olan komponentleri muayene ve test edin.

Örneğin aşağıdaki basamakların uygulanması titreşim teorisinin gösterilmesine yardımcı olacaktır:

1. Bir masanın kenarına, masa kenarı üzerinde yakl. 50 cm (20 inç) sarkacak şekilde, bir ölçüm çubuğu mandallayın.
2. Çubuğun hareketini izlerken, çubuğun kenarı üstüne doğru aşağıya çekin ve bırakın.

Çubuğun hareketi tekrarlayıvı çevrimler halinde olur. Çevrim, orta noktada başlar, hareketin en alt ucundan devam eder sonra geri dönüp orta noktadan geçer, hareketin en üst ucundan geçip, çevrimin başladığı orta noktaya döner.

Çevrim aynı oranda veya hızda tekrar tekrar oluşur. Bu durumda, bir saniyede yakl. 10 çevrim. Ölçüm çubuğunun bir dakikada yaptığı tam çevrimlerin sayısını yansıtmak için frekansı ölçersek, ölçüm 10 çevrim x 60 saniye = 600 çevrim/dakikadır (cpm).

Ayrıca, ölçüm çubuğunun en üstten en alta kadar toplam hareketinde spesifik bir miktarda hareket veya amplitüd bulduk. Deneyi aşağıdaki gibi tekrar yapın:

1. Bir masanın kenarına, masa kenarı üzerinde yakl. 25 cm (10 inç) sarkacak şekilde, bir ölçüm çubuğunu tekrar mandallayın.
2. Çubuğun hareketini izlerken, çubuğun kenarı üstüne doğru aşağıya çekin ve bırakın.

Çubuk çok daha hızlı bir frekansta, saniyede 30 çevrim (dakikada 1.800 çevrim) titreşir.

Çevrim sözcüğü daire sözcüğüyle aynı kökten gelir. Bir daire başladığı noktada tamamlanır, bir çevrim de aynı şekilde. Bütün titreşimler tekrarlayıcı çevrimlerden oluşur.

Frekans, bir olgunun belli bir zaman süresi içinde oluşma sıklığı olarak tanımlanır. Bir titreşimde, olgu bir çevrimdir ve zaman süresi 1 saniyedir. Böylece, frekans bir saniyedeki çevrimler olarak ifade edilir.

Bir saniyedeki çevrimler için uygun terim Hertz'dir (Hz). Bu, frekans ölçümü için en yaygın yoldur. Hertz'i 60 ile çarparak bir dakikadaki çevrim veya devirler (dev/dak.) elde edilir.

Amplitüd, periyodik olarak değişen bir miktarın azami değeridir. Titreşim diyagnozundaki kullanımında, bozunumun büyüklüğü kastedilmektedir. Ciddi bir bozunumun yüksek, ufak bir bozunumun ise düşük bir amplitüdü olacaktır.

Amplitüd gerçek hareketin veya yer değiştirmenin miktarı ile ölçülür. Örneğin, balanssız bir tekerleğin 80 km/saat (50 mph) sebep olduğu titreşim ile 40 km/saat (25 mph) düşünün. Hız arttıkça, amplitüd de artar.

Serbest titreşim, bir dış güç yokken devam eden titreşimdir. Ölçüm çubuğu örneğinde, ucu bırakıldıktan sonra bile çubuk titreşimi devam etmiştir.

Cebri titreşim, bir dış gücün etkisiyle bir nesnenin sürekli titreşimidir.

Balans bozukluğu olan dönen bir nesne merkezkaç kuvveti oluşturur. Aşağıdaki basamakların izlenmesi merkezkaç kuvvetinin gösterilmesine yardımcı olacaktır:

1. Somunu bir ipe bağlayın.
2. İpi tutun. Somun yerçekimi nedeniyle dikey olarak asılı kalır.
3. İpi döndürün. Somun daireler çizerek dönecektir.

Merkezkaç kuvveti somunu dışa doğru uçurmaya çalışırken elinizde hissettiğiniz çekme etkisine sebep olur. Balansı bozuk bir lastik te aynı örneğe uygundur. Somun, lastiğin balans bozukluğudur. İp ise lastik, tekerlek, ve süspansiyon komplesidir. Araç hızı arttıkça, balansı bozuk bir lastiğin bozunum gücü direksiyon simidinde, koltukta, ve tabanda hissedilebilir. Bu bozunum tekrarlayıcı (Hz) olavak ve amplitüd artacaktır. Daha yüksek hızlarda, hem frekans hem de amplitüd artacaktır. Lastik devir yaptıkça, balans bozukluğu, ya da merkezkaç kuvveti de lastiği mille birlikte, her bir devrinde bir kez sırayla kaldırıp sonra aşağı bastıracaktır.

Doğal frekans bir nesnenin titreşim yapmaya çalıştığı frekanstır. Ziller, gitar telleri, ve diyapazonlar, bir dış güçle harekete geçirilince spesifik frekanslarda titreşmeye çalışan nesnelerin örnekleridir.

Süspansiyon sistemleri, ve hatta montaj braketleriyle motorlar da belli frekanslarda titreşirler. Bu nedenle, bazı titreşim şikayetleri sadece spesifik araç hızlarında veya motor dev/dak.larında ortaya çıkarlar.

Bir malzemenin sertliği ve doğal frekansının ilişkisi vardır. Genelde, malzeme sertleştikçe doğal frekans ta yükselir. Bunun tersi de doğrudur. Bir malzeme ne kadar yumuşaksa, doğal frekansı da o kadar düşüktür. Kitle büyüdükçe, doğal frekans ta azalır.

Bütün nesnelerin doğal frekansı vardır. Tipik bir otomotif ön süspansiyonunun doğal frekansı, 10–15 Hz aralığındadır. Bu doğal frekans, süspansiyon tasarımından kaynaklanır. Süspansiyonun doğal frekansı bütün araç hızlarında aynıdır. Araç hızıyla birlikte lastik hızı arttıkça, lastiğin oluşturduğu bozunum frekansı da yükselir. Sonuçta, balansı bozuk lastiğin frekansı, süspansiyonun frekansıyla çakışacaktır. Bu da süspansiyonun titreşimine sebep olur. Kesişme noktasına rezonans denir.

Bir titreşimin amplitüdü, rezonans noktasında en yüksek olacaktır. Titreşim problem hızın üzerinde ve altında hissedilebilirken, en fazla rezonans noktasında hissedilir.

Sönümleme, bir nesne veya malzemenin titreşimi dağıtma veya abzorbe etme kabiliyetidir. Araç amortisörleri, bunun iyi bir örneğidir. Amortisörün görevi süspansiyon sisteminin osilasyonlarını abzorbe etmek veya sönümlemektir.

Frekansları oldukça yakın olan iki ayrı bozunum, vurma, veya fazlama denilen bir duruma yol açacaktır. Vurmalı bir titreşim durumunun, araç sabit bir hızla giderken şiddet veya amlitüdü tekrarlayıcı bir şekilde artacaktır. Bu vurmalı titreşim bazı araçlarda duyulan bildik bir vızıltı sesi üretebilir.

Vurma, 2 titreşim gücü bir diğerinin amplitüdünü yükseltirken ortaya çıkar. Ancak 2 titreşim gücü ayrıca bir diğerinin amplitüdünü azaltabilir de. Benzer frekanslarda amplitüdlerin yükselmesi ve eksilmesine vurma denir. Bir çok durumda bozunumlardan biri durumu düzeltebilir.

Sıra, dönen bir komponentin 1 devrinde bir olgunun kaç kez oluştuğunu gösterir.

Örneğin, 1 yüksek noktası olan bir lastik, lastiğin her devri için bir kez bozunum yaratacaktır. Buna birinci-derece titreşim denir.

2 yüksek noktası olan oval bir lastik, lastiğin her devri için iki kez bozunum yaratacaktır. Buna ikinci-derece titreşim denir. Üç yüksek nokta ile üçüncü-derece, ve bu şekilde devam edecektir. İki birinci-derece titreşim, bozunumun genel amplitüdünü yükseltebilir veya eksiltebilir, ama hepsi bu kadardır. Birinci derecedeki titreşimler ikinci derecedeki titreşimlerle aynı değildir. Santrifüj kuvveti nedeniyle, balansı bozuk bir parça daima birinci derecede bir titreşim oluşturur.