Gépjárművek erőátvitele II.

Átírás

1 Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Közlekedésmérnöki és Járműmérnöki Kar Gépjárművek erőátvitele II. Készítette: Kovács Balázs DJQ4YX 2016/2017/I. félév Oktató: Vass Sándor Bárdos Ádám Budapest,

2 TARTALOMJEGYZÉK 1. A MÉRÉS CÉLJA A MÉRÉS LEÍRÁSA, AZ EGYSÉGEK ISMERTETÉSE MEGJEGYZÉS AZ AS TRONIC VEZÉRLŐ EGYSÉG A VEZÉRELT SEBESSÉGVÁLTÓ LEÍRÁSA A MÉRÉSI ADATOK KIÉRTÉKELÉSE A VALÓS ÉS MEGKÍVÁNT VÁLTÁSI IDŐK A KAPCSOLÓELEMEK MŰKÖDÉSÉNEK IDŐBELI LEFUTÁSA KIEMELT KAPCSOLÁSI FOLYAMATOK ELEMZÉSE, ÉRTÉKELÉSE Egy kapcsolóelemet működtető váltás (1 2) Két kapcsolóelemet működtető váltás (4 5) Három kapcsolószerkezetet működtető váltás (2 3) Négy kapcsolóelemet működtető váltás (6 7) EGYÉB MEGÁLLAPÍTHATÓ PARAMÉTEREK: MELLÉKLET: MATLAB SCRIPT AZ ADATOK FELDOLGOZÁSÁHOZ ÁBRAJEGYZÉK 1. ÁBRA - ZF 12+4 SEBESSÉGES AMT VÁLTÓ [SEBESSÉGVÁLTÓ MŰKÖDTETŐ LABOR - DR. BÓKA GERGELY] ÁBRA - ELVÁRT ÉS VALÓS KAPCSOLÁSI IDŐK ÁBRA - A VÁLTÓ KAPCSOLÓELEMEINEK MŰKÖDÉSE ÁBRA - 1. FOKOZATBÓL 2. FOKOZATBA VÁLTÁS IDŐBELI LEFOLYÁSA ÁBRA - 4. FOKOZATBÓL 5. FOKOZATBA TÖRTÉNŐ VÁLTÁS ÁBRA - 2. FOKOZATBÓL 3. FOKOZATBA VÁLTÁS LEFUTÁSA ÁBRA - 6. FOKOZATBÓL 7. FOKOZATBA VÁLTÁS LEFUTÁSA TÁBLÁZATJEGYZÉK 1. TÁBLÁZAT - A KAPCSOLÓELEMEK MŰKÖDÉSE AZ AMT VÁLTÓBAN TÁBLÁZAT - A MUNKAHENGEREK DUGATTYÚINAK POZÍCIÓ AZ EGYES SEBESSÉGI FOKOZATOKBAN

3 1. A mérés célja A mérés célja egy automatizált, nehéz haszonjármű sebességváltó elektro-pneumatikus működtető egységének vizsgálata. A vizsgálat során meghatározzuk a munkahengerek kapcsolási idejét, a munkahengerek löketét, a kapcsolások csoportosítását a működtetett kapcsoló-elemek szempontjából. 2. A mérés leírása, az egységek ismertetése 2.1. Megjegyzés Mivel a mérés a működtető egység meghibásodása miatt nem történt meg, ezért az elemzés során a tanszék által biztosított korábbi adatsorokból dolgoztunk. A mérőeszköz működésének elméleti vizsgálata a laboron megtörtént. Az elemzés során a 2015/2016/I. félévben, Molnár Péter által felvett adatsort használtam. A tavalyi mérés peremfeltételei: 3,8 bar tápnyomás és 23 C levegő hőmérséklet Az AS Tronic vezérlő egység A ZF AS Tronic egységet kiszerelt állapotban vizsgáltuk. Ez az egység egy elektropneumatikus elven működő kapcsolószerkezet, amely a tápnyomást a tehergépjármű légrendszerétől kapja (a mérés során a labor fali tápcsatlakozóját használtuk volna), azonban nyomása a mechanikai károsodások elkerülése végett jelentősen kisebb a légrendszernél. A működtető rendszer kísérleti fejlesztés. A vezérlést egy laptopról, erre a célra írt Matlab/Simulink szoftver segítségével lehet elvégezni. A program segítségével ki lehet választani a beállítandó sebességi fokozatot, vagy egyesével végig lehet kapcsolgatni a fokozatokon. A számítógép és a hardver között foglal helyet egy DSpace Mikro Autobox, amely a digitális-analóg jelátalakítást végzi mindkét irányban. A munkahengerek kamráiban nyomásszenzorok vannak, amelyek a kapcsolások alatti kamranyomást monitorozzák, és az adatokat továbbítják a vezérlő számítógép felé, amely egy.mat struktúrájú adatfájlba menti a mérési eredményeket. Az értékelés során a kapott adatokból elemezzük a kapcsolási időket, a nyomások változását, és ezeket ábrázoljuk 3 sebességváltásra az idő függvényében. 3

4 2.3. A vezérelt sebességváltó leírása 1. ábra - ZF 12+4 sebességes AMT váltó [Sebességváltó működtető labor - Dr. Bóka Gergely] Az AS Tronic egység által vezérelt sebességváltó egy felező váltóból, egy 3+1 sebességes, körmös kapcsolós sebességváltóból és egy tartományváltóból épül fel. Ez 12 előremeneti és 4 hátrameneti fokozatot ad ki. A vizsgálat során csak az előremeneti fokozatokra térünk ki. Az 12+4 sebesség a következő módon adódik ki. A tartományváltó 2 üzemmódban kapcsolható: LOW és HIGH. Ez minden fokozatot megdupláz. Az egyedi fokozatokból 3+1 db van, ezek körmös kapcsolóval kapcsolhatóak. Ez összesen 6+2 fokozat. A váltó elé épített felezőváltó is 2 üzemmóddal rendelkezik: direkt hajtás vagy fokozatfelezés. Ezen módok között váltogatva érhető el a 12+4, azaz 16 db sebességi fokozat. A fokozatok váltása során előfordul, hogy kettő, esetleg mind a 3 kapcsolószerkezetet, valamint a válogatót is működtetni kell a következő fokozat kapcsolásához. Ezen műveletekhez a működtető egység 4 pneumatikus munkahengert (válogató, főváltó, felező és tartományváltó) használ, amelyek közül a főváltó munkahengere hármas működésű: két szélső, és egy üres állásba kapcsolható. A többi henger kettős működésű. 4

5 Mivel a sebességváltó kapcsolószerkezetei nem szinkronizáltak, a vezérlő egység az akadálymentes fokozatváltáshoz a dupla kuplungolás módszerét alkalmazza. Lefelé váltáskor először üresbe helyezi a váltót, majd felpörgeti a motort a szinkronfordulatszámra, ezután kapcsolja a sebességi fokozatot. Felfelé kapcsoláskor lassítani kell a tengelyt a szinkronizáláshoz. Ezt az előtéttengely fékjének működtetésével éri el (ez egy egyszerű lamellás kapcsolószerkezet). A kapcsolószerkezetek működését az egyes fokozatok közti váltás során a(z) 1. táblázat mutatja. Váltás Felező Válogató Főváltó Tartományváltó 1-2 x 2-3 x x x 3-4 x 4-5 x x 5-6 x 6-7 x x x x 7-8 x 8-9 x x x 9-10 x x x x 1. táblázat - A kapcsolóelemek működése az AMT váltóban A működés elemzése során négy fokozatváltás emelünk ki: 1-2, 2-3, 4-5, valamint a 6-7. Az 1-2 váltás során csak a felezőt, a 2-3 váltás során a felezőt, válogatót és főváltót, a 4-5 során a felezőt és a főváltót, míg a 6-7 váltás alatt mindegyik szerkezetet működtetjük. Az egyes sebességi fokozatokban a munkahengerek állapotait a(z) 2. táblázat mutatja. Amennyiben a váltót üresbe szeretnénk tenni, a főváltó munkahengerének két kamrájában megegyező nyomást kell létrehozni, hogy a dugattyú beálljon a középső helyzetébe, így megszakítva a hajtáslánc folytonosságát. 5

6 Fokozat Felező állás Válogató állás Főváltó állás Tartományváltó állás - 1 x - x - x - - x x x - x - - x - 3 x - - x - - x x x - x - - x x - 5 x - - x x - - x x - x x - - x - 7 x - x - x x 8 - x x - x x 9 x - - x - - x - x 10 - x - x - - x - x 11 x - - x x x 12 - x - x x x 2. táblázat - A munkahengerek dugattyúinak pozíció az egyes sebességi fokozatokban 3. A mérési adatok kiértékelése 3.1. A valós és megkívánt váltási idők A(z) 2. ábra mutatja az elvárt és a tényleges váltási időket. A diagramból látható, hogy késedelem van a valós eset és az megkívánt között. Ennek értéke több elem működtetésekor megugrik. A késedelem oka a munkahengerek dugattyúinak 2. ábra - Elvárt és valós kapcsolási idők 6

7 megszólalási ideje, ugyanis a nyomás felépüléséhez valamekkora Δt időre van szükség. Több kapcsolóelem működtetésekor ez értelemszerűen nagyobb időtartam lesz A kapcsolóelemek működésének időbeli lefutása 3. ábra - A váltó kapcsolóelemeinek működése A diagramokból jól látható, hogy a felezőváltó minden második fokozat kapcsolásakor működik, míg a tartományváltó a teljes váltási folyamat során csak egyszer. Látható továbbá, hogy a 6-7 fokozat váltáskor a főváltó dugattyújának pozíciója nem változik. Ennek részletes oka a(z) pontban kerül elemzésre. A felső diagramból jól kivehető a főváltó munkahenger-dugattyújának három állapota. 7

8 3.3. Kiemelt kapcsolási folyamatok elemzése, értékelése Egy kapcsolóelemet működtető váltás (1 2) 4. ábra - 1. fokozatból 2. fokozatba váltás időbeli lefolyása A diagramból látható, hogy a kapcsolás során csak a felezőváltó munkahengerét működtetjük. Leolvasható a két állás közti váltásból a kapcsolás időtartama: 0,080 sec. Látszik a diagramon a vezérlőjelhez képesti (kívánt fokozat) dugattyúelmozdulás-késedelem (x-sp). Ez annak tudható be, hogy a jel terjedése véges sebességű, valamint a kamra levegővel való feltöltésének kezdete (szelepnyitás) is véges Δt idő alatt megy végbe. 8

9 Két kapcsolóelemet működtető váltás (4 5) 5. ábra - 4. fokozatból 5. fokozatba történő váltás Ezen váltás során két kapcsolóelemet működtetünk: a felező váltót, valamint a főváltót. Itt a váltási idő már 0,125 sec. Látható, hogy a két munkahenger egyszerre működik, ami nem helyes működés. Valós esetben először a főváltó, majd a felező munkahengerének dugattyúja mozdul el. Ezt a hibát a munkahengerek dugattyúinak elmozdulásából is láthatjuk: a fokozat kapcsolása előbb történik meg, mint a dugattyú végpozíciójának elérése. Ez megfigyelhető az előző (1 2) váltás során is. 9

10 Három kapcsolószerkezetet működtető váltás (2 3) 6. ábra - 2. fokozatból 3. fokozatba váltás lefutása Itt már lényegesen nagyobb a sebességváltás ideje, hiszen három kapcsolószerkezetet (főváltó, válogató és felező) működtetnie kell a vezérlő egységnek. A váltás ideje: 0,210 sec. Mivel a váltást csak a vezérlővel vizsgáltuk, a folyamat itt is hibás: valós esetben először a főváltó, majd a felező, és végül a válogató működik. Ezután ugrik a másik állásába a főváltó és a felező munkahengere. Ez szintén látszik az elmozdulások görbéiből: a fokozat előbb kapcsol, mint ahogy a dugattyúk elérik végpozíciójukat. 10

11 Négy kapcsolóelemet működtető váltás (6 7) 7. ábra - 6. fokozatból 7. fokozatba váltás lefutása Itt, mivel mind a négy szerkezet működtetjük, a váltás időtartama már 0,230 sec. A valós váltási folyamat itt is eltér, hiszen a görbék alapján a főváltót nem működtetjük, a valóságban azonban igen. A 6. és 7. fokozatban is ugyanabban az állásban kell elhelyezkednie a főváltónak, azonban ez a válogató mozgása miatt nem oldható meg anélkül, hogy a főváltót ne mozdítanánk ki a neutrális helyzetébe, majd a válogató mozgás végeztével vissza a kívánt pozícióba. Vagyis a helyes, valós sorrend: felező, válogató, válogató, felező, főváltó Egyéb megállapítható paraméterek: Felező lökete és löketideje: 33,5 mm; 0,15 sec Válogató lökete és löketideje: 25,5 mm; 0,10 sec Tartományváltó lökete és löketideje: 31,5 mm; 0,270 sec Főváltó lökete és löketideje: 33 mm; 0,170 sec 4. Melléklet: Matlab script az adatok feldolgozásához 11

12

13

14

15

16