H tipi hidrolik presin topolojik optimizasyonu ve konum kontrolü

Abstract

Bu çalışmada endüstriyel 300 ton kapasiteli H tipi bir hidrolik presin yapısal analizi, topolojik optimizasyonu ve konum kontrolü gerçekleştirilmiş ve elde edilen sonuçlar sunulmuştur. Çalışmanın temel amacı, maliyetinin yüzde 70'i çelik olan hidrolik presin optimum emniyet kat sayısında hafifletilmesi ve bunun yanı sıra preslenecek malzemenin boyutu ve mekanik özellikleri için sınır şartlarının belirlenmesidir. Bu çalışma iki aşamadan meydana gelmektedir. İlk aşamada presin statik, burkulma, yorulma analizleri ve topolojik optimizasyonu gerçekleştirilmiştir. Bu çalışmalar ANSYS Workbench sonlu elemanlar programı kullanılarak yapılmıştır. İkinci aşamada ise presin farklı bir modelleme yaklaşımı ile modellenmesi ve konum geri beslemeli oransal-türevsel (PD) kontrolü gerçekleştirilmiştir. Bu modelleme yaklaşımında presin mekanik hareketi SolidWorks programında çizilen katı modelin MATLAB/Si mmechanics programına aktarılması ile oluşturulmuştur. Daha sonra elde edilen mekanik model, MATLAB/SimHydraulic programında tasarlanan hidrolik güç ünitesi, valfleri, silindirleri ve diğer bileşenleri içeren hidrolik model ile birleştirilmiş ve böylece presin mekanik ve hidrolik hareketini simüle edebilecek bir model oluşturulmuştur. Yapısal analiz ve topolojik optimizasyon sonuçlarına göre; endüstriyel 300 ton'luk H tipi hidrolik pres %2.5 mukavemet artımı ile %28.3 hafifletilmiştir. Ayrıca yapılan modelleme ve kontrol çalışmaları ile presin konum kontrolü başarılı bir şekilde gerçekleştirilmiştir.Sonuç olarak bu tez kapsamında; daha az maliyetli daha fazla mukavim ve hassas konum kontrollü yeni bir hidrolik pres tasarımı ve imalatı için oldukça önemli teknik bulgular elde edilmiştir.

In this study, structural analysis, topological optimization and position control of industrial 300 tons H-type a hydraulic press are realized and obtained results are presented. The main purpose of the study is to alleviate hydraulic press which has 70 percent steel of the cost with optimum safety factor and to determine boundary conditions for the dimensions and mechanical properties of the material to be pressed as well. This study consists of two phases. In the first phase static, buckling, fatigue analysis and the topological optimization of the press are realized. These studies are performed using ANSYS Workbench finite element program.At the second phase modeling and position feedback proportional-derivative (PD) control of the press are realized using a different modeling approach. In this modeling approach mechanical motion of the press is created by importing solid model drawn in SolidWorks program to MATLAB/Si mMechnanics program. Then obtained mechanical model is combined with hydraulic model designed in MATLAB/SimHydraulic program includes hydraulic power unit, valves, cylinders and other components and thereby a model is formed which simulates mechanical and hydraulic motion of press.According to the structural analysis and topological optimization results; industrial 300 tons H-type hydraulic press is alleviated 28.3% by 2.5% increment of strength. In addition, the position control of the press is carried out successfully via modeling and control studies. As a result in the scope of this thesis; very important technique findings are obtained for design and manufacture of a new hydraulic press with less costly, more resistant and precision position controlled.