Első sajátfrekvencia meghatározása vasúti fékpaneleknél XIV. ANSYS Konferencia Budaörs, 2015.04.23 Knorr-Bremse Group
Tartalom 1. Vasúti fékpanel 2. Rezonancia mérés 2.1 Impulzuskalapács mérés 3. Végeselemes vizsgálat 4. Eredmények 5. Összefoglalás és jövőbeli tervek Knorr-Bremse Group XIV. ANSYS Konferencia: Első sajátfrekvencia meghatározása vasúti fékpaneleknél Bélai András (BUD-R/LTA11) I 2
1. Vasúti fékpanel Készülékek Kormány szelep Rögzítési pont Alap lemez Knorr-Bremse Group XIV. ANSYS Konferencia: Első sajátfrekvencia meghatározása vasúti fékpaneleknél Bélai András (BUD-R/LTA11) I 3
1. Vasúti fékpanel Forrás: Betanítási tervezet (Szigeti Alex, Kocsis Bence) Knorr-Bremse Group XIV. ANSYS Konferencia: Első sajátfrekvencia meghatározása vasúti fékpaneleknél Bélai András (BUD-R/LTA11) I 4
Gerjesztés Válaszjel mérés 2. Rezonancia mérés Rezonancia mérés szükséges a vonatkozó szabványok előírásainak teljesítése céljából. Hova esik az első sajátfrekvencia? Gerjesztő jel Category 1 Body mounted Class A Cubicles, subassemblies, equipment and components mounted directly on or under the car body. Class B Anything mounted inside an equipment case which is in turn mounted directly on or under the car body. NOTE 1 Class B should be used when it is not clear where the equipment is to be located. Category 2 Bogie mounted Cubicles, subassemblies, equipment and components which are to be mounted on the bogie of a railway vehicle. Category 3 Axle mounted Subassemblies, equipment and components or assemblies which are to be mounted on the wheelset assembly of a railway vehicle. Knorr-Bremse Group XIV. ANSYS Konferencia: Első sajátfrekvencia meghatározása vasúti fékpaneleknél Bélai András (BUD-R/LTA11) I 5
2. Rezonancia mérés Gyorsulásérzékelők Gyorsulásérzékelő Impulzuskalapács Gerjesztés Forrás: Vibrationanalyse (Markus Gölles, Diplomarbeit) Knorr-Bremse Group XIV. ANSYS Konferencia: Első sajátfrekvencia meghatározása vasúti fékpaneleknél Bélai András (BUD-R/LTA11) I 6
2.1 Impulzuskalapács mérés Impulzuskalapács Egyszerű (mobilis) mérési módszer a vizsgált szerkezet sajátfrekvenciájának meghatározására. Rövid időintervallumon (ezred másodperc) a vizsgált szerkezet valamennyi frekvenciáját egyszerre gerjeszti Gyorsulásérzékelő Kalapácsütés Gyorsulásérzékelőn kapott válasz Frekvencia átviteli függvény (Frequency response function) Idő [s] Forrás: Vibrationanalyse (Markus Gölles, Diplomarbeit) Idő [s] Knorr-Bremse Group XIV. ANSYS Konferencia: Első sajátfrekvencia meghatározása vasúti fékpaneleknél Bélai András (BUD-R/LTA11) I 7
2.1 Impulzuskalapács mérés Impulzuskalapács A frekvencia átviteli függvényt FFT (Fast Fourier Transformation) segítségével bontjuk frekvenciákra. Gyorsulásérzékelő Fast Fourier Transformation: Az idő alapú jelet frekvencia síkra transzformálja, ami által kiemelődnek a meghatározó frekvencia komponensek a mért válaszjelben. Példa Kalapácsütés Frekvencia átviteli függvény Válaszjel a gyorsulásérzékelőn Frekvencia [Hz] Forrás: Vibrationanalyse (Markus Gölles, Diplomarbeit) Frekvencia [Hz] Frekvencia [Hz] Knorr-Bremse Group XIV. ANSYS Konferencia: Első sajátfrekvencia meghatározása vasúti fékpaneleknél Bélai András (BUD-R/LTA11) I 8
2.1 Impulzus kalapács mérés Knorr-Bremse Group XIV. ANSYS Konferencia: Első sajátfrekvencia meghatározása vasúti fékpaneleknél Bélai András (BUD-R/LTA11) I 9
2.1 Impulzuskalapács mérés Gyorsulásérzélekő szenzor Humán erőforrás Impulzuskalapács Knorr-Bremse Group XIV. ANSYS Konferencia: Első sajátfrekvencia meghatározása vasúti fékpaneleknél Bélai András (BUD-R/LTA11) I 10
2.1 Impulzuskalapács mérés Gyorsulásérzélekő szenzor 3 13 14 4 2 12 10 11 Knorr-Bremse Group XIV. ANSYS Konferencia: Első sajátfrekvencia meghatározása vasúti fékpaneleknél Bélai András (BUD-R/LTA11) I 11
2.1 Impulzuskalapács mérés 8 7 9 6 5 1 Knorr-Bremse Group XIV. ANSYS Konferencia: Első sajátfrekvencia meghatározása vasúti fékpaneleknél Bélai András (BUD-R/LTA11) I 12
3. Végeselemes vizsgálat 1g Anyagok Panel: X5 CrNi 18-10 Csövezés: réz Készülékek: tömegpontok, alumínium blokkok Peremfeltételek Fix megfogás a lábakon 3% modális csillapítás az egész szerkezetre, az összes sajátfrekvenciára Fix megfogás Terhelés 1g nehézségi gyorsulás a jelölt pozíciójú csomópontokra a panel lemez síkjára merőlegesen. Knorr-Bremse Group XIV. ANSYS Konferencia: Első sajátfrekvencia meghatározása vasúti fékpaneleknél Bélai András (BUD-R/LTA11) I 13
4. Eredmények (4/1) Gyorsulásérzékelő szenzor 2 FEM: 47 [Hz] Mérés: 49 [Hz] Knorr-Bremse Group XIV. ANSYS Konferencia: Első sajátfrekvencia meghatározása vasúti fékpaneleknél Bélai András (BUD-R/LTA11) I 14
4. Eredmények (4/2) Pozíció Első sajátfrekvencia [Hz] Mérés FEM 1 48.7 47.1 2 48.8 46.9 13 48.9 47.1 14 48.8 47.0 Hiba 4 % Knorr-Bremse Group XIV. ANSYS Konferencia: Első sajátfrekvencia meghatározása vasúti fékpaneleknél Bélai András (BUD-R/LTA11) I 15
4. Eredmények 532 000 [(mm/s 2 ) 2 /Hz] 237 101 [(mm/s 2 ) 2 /Hz] FEM: 47 [Hz] Mérés: 49 [Hz] 30 Knorr-Bremse Group XIV. ANSYS Konferencia: Első sajátfrekvencia meghatározása vasúti fékpaneleknél Bélai András (BUD-R/LTA11) I 16
Összefoglalás és jövőbeli tervek Konklúzió A csillapítási tényező hangolásával az átviteli függvény amplitúdó értéke is közelítené a mért értékeket. Az FE számítás (47 [Hz]) és a mérés (49 [Hz]) első sajátfrekveciái elfogadható tűréshatáron belülre esnek egymástól (különbség 4 %). Jövőbeni tervek Mérések segítségével a FEM modellek további pontosítása. Knorr-Bremse Group XIV. ANSYS Konferencia: Első sajátfrekvencia meghatározása vasúti fékpaneleknél Bélai András (BUD-R/LTA11) I 17
Köszönöm szépen a figyelmet! Knorr-Bremse Vasúti Járműrendszerek Hungária Kft. BÉLAI András H-1238 Budapest, Helsinki út 105. telefon: +36 (1) 2894 451 fax: +36 (1) 2894 192 e-mail: andras.belai@knorr-bremse.com www.knorr-bremse.com Knorr-Bremse Group