Elektromobil Elektro-dinamikai Modellezése

Hasonló dokumentumok
DFTH november

ALAKOS KÖRKÉS PONTOSSÁGI VIZSGÁLATA EXCEL ALAPÚ SZOFTVERREL OKTATÁSI SEGÉDLET. Összeállította: Dr. Szabó Sándor

l 1 Adott: a 3 merev fogaskerékből álló, szabad rezgést végző rezgőrendszer. Adott továbbá

Egyenáramú szervomotor modellezése

Tájékoztató. Használható segédeszköz: számológép, rajzeszközök

Rugalmas tengelykapcsoló mérése

Szárítás során kialakuló hővezetés számítása Excel VBA makróval

Egy variátor - feladat. Az [ 1 ] feladatgyűjteményben találtuk az alábbi feladatot. Most ezt dolgozzuk fel. Ehhez tekintsük az 1. ábrát!

IV. ELEKTROMOBIL VERSENY

35/2016. (III. 31.) NFM rendelet szakmai és vizsgakövetelménye alapján.

Tömegmérés stopperrel és mérőszalaggal

SZÁMÍTÁSI FELADATOK I.

Nehézségi gyorsulás mérése megfordítható ingával

HELYI TANTERV. Mechanika

Az ábrán a mechatronikát alkotó tudományos területek egymás közötti viszonya látható. A szenzorok és aktuátorok a mechanika és elektrotechnika szoros

Hangfrekvenciás mechanikai rezgések vizsgálata

Oktatási Hivatal FIZIKA I. KATEGÓRIA. A 2016/2017. tanévi Országos Középiskolai Tanulmányi Verseny döntő forduló FELADATOK

Mechanika I-II. Példatár

A csavarvonal axonometrikus képéről

KÖRMOZGÁS, REZGŐMOZGÁS, FORGÓMOZGÁS

Autószerelő Autószerelő Targonca- és munkagépszerelő Targonca- és munkagépszerelő

BEMUTATÓ FELADATOK (2) ÁLTALÁNOS GÉPTAN tárgyból

1. Holtids folyamatok szabályozása

Mechanika. Kinematika

MŰSZAKI TUDOMÁNYI DOKTORI ISKOLA. Napkollektorok üzemi jellemzőinek modellezése

Rezgőmozgás, lengőmozgás

Gépjárművek és mobilgépek I. (GEGET702-B) 1 éves, járműmérnöki BSc szakos hallgatók számára. Ütemterv

Kirchhoff 2. törvénye (huroktörvény) szerint az áramkörben levő elektromotoros erők. E i = U j (3.1)

Mérnöki alapok 11. előadás

Egy kinematikai feladathoz

Egy kinematikai feladat

A statika és dinamika alapjai 11,0

Vízóra minıségellenırzés H4

A bifiláris felfüggesztésű rúd mozgásáról

Tengelykapcsoló. 2018/2019 tavasz

A fűrészmozgás kinetikai vizsgálata

Mechanikai rezgések Ismétlő kérdések és feladatok Kérdések

A kísérlet, mérés megnevezése célkitűzései: Váltakozó áramú körök vizsgálata, induktív ellenállás mérése, induktivitás értelmezése.

Járműinformatika A jármű elektronikus rendszerei

Hajtások. Megoldás Alakzáró kapcsolatnál a szögsebességek arányára a geometriai áttétel igaz:

Mobil Gamma-log berendezés hajtásláncának modellezése LOLIMOT használatával

Az entrópia statisztikus értelmezése

Mérnöki alapok 10. előadás

KÖZLEKEDÉSI ALAPISMERETEK (KÖZLEKEDÉSTECHNIKA)

Mérnöki alapok 2. előadás

Mechanizmusok vegyes dinamikájának elemzése

Al-Mg-Si háromalkotós egyensúlyi fázisdiagram közelítő számítása

4. Lineáris csillapítatlan szabad rezgés. Lineáris csillapított szabad rezgés. Gyenge csillapítás. Ger-jesztett rezgés. Amplitúdó rezonancia.

Foglalkozási napló. CAD-CAM informatikus 14. évfolyam

Görgős járműfékpadok 2. rész

Mérnöki alapok 1. előadás

RO Cluj, P.O. Box 358, Románia tel.: , fax.:

Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Építőgépek, Anyagmozgatógépek és Üzemi Logisztika Tanszék. Közlekedéstan II.

Mit nevezünk nehézségi erőnek?

1. ábra Modell tér I.

Mérnöki alapok 10. előadás

Fogaskerékhajtás tudnivalók, feladatok

Darupályák ellenőrző mérése

Mechanika és szilárdságtan (Mecanica şi rezistenţa materialelor) Egyetemi jegyzet. Dr. Szilágyi József

Kerék gördüléséről. A feladat

8. Laboratóriumi gyakorlat INKREMENTÁLIS ADÓ

Molekuláris dinamika: elméleti potenciálfelületek

Elektromos áram, áramkör, kapcsolások

A II. kategória Fizika OKTV mérési feladatainak megoldása

NGB_KV008_1. TANTÁRGYI TEMATIKA Tantárgy kód

Jedlik Ányos Fizikaverseny 3. (országos) forduló 8. o A feladatlap

Elektromos zajok. Átlagérték Időben változó jel átlagértéke alatt a jel idő szerinti integráljának és a közben eltelt időnek a hányadosát értik:

1. Feladatok merev testek fizikájának tárgyköréből

Denavit-Hartenberg konvenció alkalmazása térbeli 3DoF nyílt kinematikai láncú hengerkoordinátás és gömbi koordinátás robotra

Elektronikus adatbázis. CAD alapjai. Féléves projektfeladat Gördülőcsapágyazás modellezése

A tárgy neve Meghirdető tanszék(csoport) Felelős oktató: Kredit Heti óraszám típus Számonkérés Teljesíthetőség feltétele Párhuzamosan feltétel

Egy általános helyzetű lekerekített sarkú téglalap paraméteres egyenletrendszere. Az egyenletek felírása

Mérésadatgyűjtés, jelfeldolgozás.

A nagyobb tömegű Peti 1,5 m-re ült a forgástengelytől. Összesen: 9p

Elektromos töltés, áram, áramkör

Az utóbbi állításnál a képlettel bizonyítható az állítás helyessége, mivel erő szorozva erőkarral

Felhasznált irodalom: Puskás Ágnes Ultrahang Hanglencsék

Mérnöki alapok 2. előadás

Ejtési teszt modellezése a tervezés fázisában

Mechatronika, Optika és Gépészeti Informatika Tanszék MOTOR - BOARD

A Hamilton-Jacobi-egyenlet

Aszinkron villanymotor kiválasztása és összeépítési tervezési feladat

2. Rugalmas állandók mérése jegyzőkönyv javított. Zsigmond Anna Fizika Bsc II. Mérés dátuma: Leadás dátuma:

Turbulens áramlás modellezése háromszög elrendezésű csőkötegben

Robotirányítási rendszer szimulációja SimMechanics környezetben

Alkalmazott Mechanika Tanszék. Széchenyi István Egyetem

Hangfrekvenciás mechanikai rezgések vizsgálata

+ Egyszeres muködésu szögletes henger: +Tömlohenger: (17. ábra) Jellemzok

HÁZI FELADAT megoldási segédlet Relatív kinematika. Két autó. 2. rész

Érdekes geometriai számítások Téma: A kardáncsukló kinematikai alapegyenletének levezetése gömbháromszögtani alapon

Meghatározás Előnyök Hátrányok Hajtóláncok típusai Lánchajtás elrendezése Poligonhatás Méretezés Lánc kenése. Tartalomjegyzék

Kéttömegű lendkerekek szakszerű vizsgálata

Modern Fizika Labor. Fizika BSc. Értékelés: A mérés dátuma: A mérés száma és címe: 12. mérés: Infravörös spektroszkópia május 6.

Compton-effektus. Zsigmond Anna. jegyzıkönyv. Fizika BSc III.

FIZIKA EMELT SZINTŰ ÍRÁSBELI VIZSGA JAVÍTÁSI-ÉRTÉKELÉSI ÚTMUTATÓ

Elektromechanika. 4. mérés. Háromfázisú aszinkron motor vizsgálata. 1. Rajzolja fel és értelmezze az aszinkron gép helyettesítő kapcsolási vázlatát.

járta, aprít ó é s tuskófuró a NEFA G fejlesztésében

Rugalmas állandók mérése

Periódikus mozgás, körmozgás, bolygók mozgása, Newton törvények

Support Vector Machines

Átírás:

MISKOLCI EGYETEM GÉPÉSZMÉRNÖKI ÉS INFORMATIKAI KAR TUDOMÁNYOS DIÁKKÖRI DOLGOZAT Elektromobl Elektro-dnamka Modellezése Tomcsány Balázs IV. éves gépészmérnök allgató Konzulens: Dr. abó Tamás eetem docens Lénár József eetem tanársegéd Robert Bosc Mecatronka Tanszék Mskolc, 00

Tartalomjezék. BEVEZETŐ...3. A HAJTÁSLÁNC...4 3. A DINAMIKAI PARAMÉTEREINEK MEGHATÁROZÁSA...6 4. A JÁRMŰ ELEKTRO-DINAMIKAI MODELLJE...9 5. ÖSSZEFOGLALÁS...4

. BEVEZETŐ A Robert Bosc Mecatronka Tanszék és a Bosc Power Tool Kft. által évente megrendezésre ülő Elektromobl versenyre e öt főből álló csapattal neveztünk. A csapat tagja: Tomcsány Balázs allgató, Marnkovcs Ádám allgató, Barócz Gábor allgató, Kőszeg Ferenc allgató és Lénárt József tanársegéd. A jármű tervezését személyekre lebontva, kvtelezését közös munkaként valósítottuk meg. Ebben a dolgozatban a jármű ajtásával és az elektromobl elektrodnamka vzsgálatával foglalkozunk. A vzsgálatok részben kísérlet mérésen alapulnak, részben elektrotecnka és mecanka módszerek alkalmazására épülnek. A dolgozat lényeg részét a -4. fejezet tartalmazza. A másodk fejezet a jármű ajtásláncának kalakításával foglakozk. A ajtáslánc két eségre bontató: a ajtásösszegző eség, fokozatkapcsoló eség. A ajtásösszegző eség eleme: at darab, be befogott dugókulcsok, árom darab két végén csapáazott tengely, melynek vége a dugókulcsokoz csatlakoznak, tengelyre szerelt szabadonfutó láncék, az eségből kajtó tengely, a rá szerelt láncekek, láncfeszítő és lánc. A fokozatkapcsoló eség eleme: csapáazott tengely, a tengelyre szerelt lemezes tengelykapcsoló, a tengelykapcsolóra szerelt láncék, tengelyre szerelt szabadonfutó láncék, a tengelyre szerelt szabadonfutós kajtó láncék, láncfeszítő, lánc és a megajtott ékre szerelt láncék. Bemutatásra ülnek a tervezés során készített CAD-CAM rajzok és az elkészített szerkezet fényképe. Ebben a fejezetben megatározásra ül a ajtómű áttétel vszonya. A armadk fejezet a jármű dnamka paraméterenek megatározásával foglalkozk. A rendelkezésünkre álló eszerű mérésekkel (mérleg, stopper, mérőpad) megatározzuk a jármű tömeg és teetetlenség paraméteret. A jármű ömegét ekenként mérlegeléssel kapjuk meg. A bonyolult geometra kalakítású ekek teetetlenség nyomatékat a fzka nga ks lengésenek peródusdejéből atározzuk meg. A peródusdőt tíz lengés stopperórával mért dejéből atározzuk meg. A több forgó alkatrész teetetlenség nyomatékat a geometra és anyagsűrűség adataból számítjuk k. A járművet eenes vonalú aladás esetén e szabadság fokú rendszernek tekntjük. A teljesítménytétel segítségével felírjuk a mozgáseenletet és megatározzuk a redukált tömeget (teetetlenség nyomatékot). A ajtás vesztességet, a gördülés ellenállást és légellenállást sebességgel arányos csllapításként közelítjük. A needk fejezet a jármű elektro-dnamka modelljének kapcsolt dfferencál eenletrendszerét állítja elő. Az ek dfferencáleenlet a megajtásként szolgáló ek eenáramú motorjanak vselkedését írja le, amíg a másk eenlet a jármű dnamka vszonyat tartalmazza. A dfferencál eenletrendszer megoldására programot készítünk a SCILAB/SCICOS szmulácós szoftver alatt. A program megatározza a jármű ndításakor fellépő 3

maxmáls áramerősséget a jármű orsulását és sebességét az dő függvényében. Az eredményeket grafkusan szemléltetjük. A program leetőséget bztosít paraméter vzsgálatra s, amely esetünkben a szerkezet tömegének megváltoztatását a ekek teetetlenség nyomatékanak csökkentését és e könnyebb plóta választását jelentet. A programot felasználjuk a jövő évben megrendezésre ülő III. Elektromobl versenyre készülő jármű tervezésénél.. A HAJTÁSLÁNC Ebben a fejezetben az elektromobl ajtásláncának kalakításával foglakozunk.. ábra Az elektromobl ajtóműve A. ábra a megvalósított szerkezet fényképét mutatja, a. ábra pedg a szerkezet CAD/CAM modelljét. A ajtómű árom részajtásból áll. Az első rész a ajtásösszegző, a másodk a váltóeség és a armadk a jármű átsó ekének megajtása. A láncekeket önmagukban a.3 ábra szemléltet, természetesen a ajtáslánc lánceket láncok kötk össze. A ajtásösszegző árom darab csapáazott tengelyből áll, amelyeket a ek ajtanak meg mnd a két végéről. A tengelyekre szabadonfutó láncekek vannak felszerelve, o e-e üzemzavara ne állítsa le a teljes ajtást. A fúrók által ajtott tengelyeken és a kajtótengelyen a láncekek earánt 4 fogúak. Ezek a lécekek azonos fordulatszámmal forognak. A váltóeség e ksfordulatszámú és nafordulatszámú ajtásból áll. A na fordulatszámú ajtás (sebességtartó fokozat) tengelykapcsolóval működtetjük, malatt a ks fordulatszámú ajtás (orsító fokozat) szabadon fut. A jármű álló elyzetből történő ndításánál a ks fordulatszámú ajtás aktív, majd a tengelykapcsolót összezárva na fordulatú ajtás vesz át az aktív szerepet, 4

mközben a orsító fokozat passzívvá válk. A orsító ajtás ks láncekének fogszáma 3, míg a na láncék 40 fogú. A sebességtartó fokozat : áttételű azaz a két láncék 40 40 fogszámú.. ábra A ajtás CAD/CAM modellje.3 ábra A ajtásláncba beépített láncekek A jármű átsó ekének - ajtása áttétel nélkül drekt módon történk. A ajtott ék láncekének fogszáma szntén 40. 5

A teljes ajtáslánc áttétele orsító fokozatban = 0, 35, sebességtartó fokozatban pedg =. A belső áttétele = 0, 063. Az első és seb átsó ék fordulatszámvszonya =, 37. Az első ék sugara R e = 0, 55m, a átsó ék sugara R = 0, 9m. 3. A DINAMIKAI PARAMÉTEREINEK MEGHATÁROZÁSA 3. ábra A jármű teljes felszereléssel Ebben a fejezetben a jármű dnamka paraméterenek megatározásával foglalkozunk. A 3. ábra a jármű teljesen felszerelt állapotát mutatja. A rendelkezésünkre álló eszerű mérésekkel (mérleg, stopper, mérőpad) megatározzuk a jármű tömeg és teetetlenség paraméteret. 3. ábra Az első és átsó ék lengésenek vzsgálata 6

A jármű ömegét ekenként mérlegeléssel kapjuk meg. A bonyolult geometra kalakítású ekek teetetlenség nyomatékat pedg a fzka nga ks lengésenek peródusdejéből atározzuk meg. A 3. ábra az első és átsó ék lengésenek vzsgálatát mutatja, a tömegeket és a lengésdőket a 3. táblázat tartalmazza. 3.3 ábra A fzka nga modellje A peródusdőt tíz lengés stopperórával mért dejéből atározzuk meg. A 3.3 ábrán vázolt ék z tengelyre számolt teetetlenség nyomatékát a síkbel ngamozgás peródus deje alapján atározzuk meg a perdület tétel segítségével: J ε = M, (3.) Az z Az aol ε z = && a szögorsulás, M Az = lsamr g sn a gravtácós erő nyomatéka az A ponton átmenő z tengelyre. A (3.) mozgáseenletet átrendezve e nemlneárs másodrendű dfferencáleenletet kapunk J Az & + l m g sn = 0 (3.) SA r A sn függvényt sorba fejtve és ks rezgést feltételezve, azaz csak az első lneárs tagot megtartva 3 sn = +..., (3.3) 3! a mozgáseenlet állandó eüttatós dfferencáleenletté válk J && + l m g = 0. (3.4) Az SA r A (3.4) eenletet elosztva a teetetlenség nyomatékkal, és az eenlet másodk tagjának eüttatóját α -tel jelöljük 7

&& l m g SA r + = J Az 3 α 0, (3.5) aolα a lengés saját-körfrekvencája, a lengésdő mérésével atározató meg. Végül a T peródus dő smeretében a (3.5) eenlet α eüttatója segítségével a J Az,teetetlenség nyomaték π T l m g J SA r α = =, (3.6) J SA r Az ( π ) Az T l m g =, (3.7) és a J teetetlenség nyomaték a Stener tétel felasználásával fejezető k J = J m l. (3.8) Az r SA Kerék m [kg] l sa [m] T [s] J Az [kgm ] J [kgm ] Első,8 0,,65 0,43 0,07 Hátsó 9,6 0,8,77 0,595 0,84 3. táblázat A ekek dnamka paramétere A ekek geometra, tömeg paramétere, valamnt lengés kísérleteből megatározott lengésdők smeretében a (3.7) és (3.8) összefüggéseket felasználva megatároztuk a ekek teetetlenség nyomatékat. Az eredményeket a 3. táblázatba foglaltuk össze. A több forgó alkatrész teetetlenség nyomatékat a geometra és anyagsűrűség adataból számítjuk k. Az adatokat a 3. táblázat tartalmazza, az adatokat összevetve a jármű ekenek teetetlenség nyomatékaval megállapítatjuk, o azok közül kettő akorlatlag elanyagolatóak. Tengely J [kgm ] db ΣJ [kgm ] Beajtó 0,000 3 0,000336 Összegző 0,0035 0,0035 Váltó 0,05 0,05 3. táblázat A forgó alkatrészek teetetlenség nyomatéka 8

A jármű teljes tömege m j = 95, kg, a plóta tömege m p = 54, kg. 4. A JÁRMŰ ELEKTRO-DINAMIKAI MODELLJE A jármű eenes vonalú aladás esetén e szabadság fokú rendszernek tekntető. A mozgás során az alkatrészek e része tsztán aladó mozgást végez, a másk része pedg aladó és forgó mozgást. A dnamka modell mozgását a motor tengelyének forgásával fejezzük k. A teljesítménytétel segítségével felírjuk a mozgáseenletet és megatározzuk a redukált teetetlenség nyomatékot []. A motor tengelyének szögelfordulása a jármű mozgását leíró általános koordnáta q =. A több tengely és a ekek szögelfordulásat az általános koordnátával fejezzük k. A beajtó tengelyek szögelfordulása: =. (4.) Az összegző tengely szögelfordulása: = =. (4.) A engely szögelfordulása sebességtartó fokozat esetében: = = =. (4.3) A engely szögelfordulása orsító fokozat esetében: = = =. (4.4) A jármű ajtóekének szögelfordulása sebességtartó fokozatban: = = = =. (4.5) k A jármű ajtóekének szögelfordulása orsító fokozatban: = = = =. (4.6) k A jármű első ekenek szögelfordulása sebességtartó fokozatban: = = = = =. (4.7) ek k 9

A jármű első ekenek szögelfordulása orsító fokozatban: ek = k = = = =. (4.8) A jármű aladó mozgása sebességtartó fokozatban: x = R = R = R = R = R j k A jármű aladó mozgása orsító fokozatban: (4.9) x = R = R = R = R = R j k (4.0) A jármű knetka energája: E = + e 3 ( m + m )( x& ) + J ( & ) + J ( & ) + J ( & ) j J p j ( & ) + J ( & ) ek k be +, (4.) e aol J és J az első és átsó ék teetetlenség nyomatéka, J, J, J a beajtó-, összesítő-, váltó eségek teetetlenség nyomatéka. A láncok knetka energáját elanyagoljuk. Az (4.) (4.) képletek felembevételével a orsító fokozatban a knetka energa: E = e [( m + m )( R ) + J ( ) + J ( ) j + 3 J be p ( ) + J ( ) + J ( ) ]( & ) + (4.) aol a szögletes zárójelben lévő kfejezés a redukált teetetlenség nyomaték azaz: e J = ( m j + mp )( R ) + J ( ) + J ( ) + (4.3) + 3 J + J + J be ( ) ( ) ( ). Az eenáramú motor teljesítménye a orsító fokozatban: 0

( Fgörd + Flég ) x& j M & M & össz össz M & vált vált P = 6 M & 3 (4.4) Az (4.) (4.) képletek felembevételével P = 6 M motor & [( F + F ) R + 3 M M M ]& görd lég össz vált (4.5) A szögletes zárójelben ees mennységeket pontosan nem smerjük, ezért az eszerűség kedvéért a kfejezést az alább módon közelítjük görd ( Fgörd + Flég ) R + M M össz M vált b & + M = 3 (4.6) azaz: aol b választott csllapítás tényező, nyomatéka a motor tengelyére átszámítva. Teljesítmény tétel ( E & = P = 6 M & b &. (4.7) P ) alapján: motor M görd M görd a jármű gördülés ellenállás J & && = 6 M & b &, (4.8) motor M görd azaz a dnamka eenlet: J & + b & = 6 M motor M görd, (4.9) aol M motor = kt a vllamos eenáramú motor nyomatéka, amely a k t motorállandótól és az áramerősségtől függ. Az eenáramú motor eenletét az alább módon közelítjük []: d L + R + ke & = U. (4.0) dt

Bevezetve a & = ω szögsebességre vonatkozó jelölést a jármű elektro-dnamka eenletrendszere: J dω + b ω = 6 k dt t. (4.) d L + R + ke ω = U. (4.) dt A (4.)-(4.) dfferencál eenletrendszer megoldására a SCILAB/SCICOS rendszer alatt szmulácós programot fejlesztettünk k. A program blokkvázlatát a 4. ábra mutatja. 4. ábra Elektro-dnamka eenletrendszer szmulácós programja Az elkészített programot külön-külön lefuttatjuk a orsító-, majd az eredmények smeretében a sebességtartó fokozat esetén. A számításokoz az alább paramétereket alkalmaztuk: 4 L = 3,7 x0 H, R = 0, 8Ω, U = 8V K = K = 9x0 3 e t, 5 b = 3x0, görd = 0, 034 M, R = 0, 9m, 4 Gyorsító fokozat esetén: J = 3,68x0, = 0, 35 Sebességtartó fokozat esetében: 3 J = 3,47 x0, =

4. ábra Az áramerősség és a sebesség változása orsító fokozat esetén 4.3 ábra Az áramerősség és a sebesség változása sebességtartó fokozat esetén 3

5. ÖSSZEFOGLALÁS A TDK dolgozatban bemutatott elektromobl modellezése e meglévő szerkezet továbbfejlesztését szolgálja. A meglévő szerkezet e kétfokozatú ajtóművet tartalmaz. A orsító fokozatban a jármű naon amar ( másodpercen belül) felvesz a fokozattal elérető maxmáls sebességet. A sebességtartó fokozatba történő váltás esetén a maxmáls sebesség eléréséez tovább 6 másodpercre van szükség. A két fokozat orsítás deje naon eltérő, ezért az új konstrukcó esetén e fokozatmentes ajtás beépítésében gondolkodunk, amellyel váratóan az összes orsítás dő csökkentető, lletve a áramfelvétele s megfelelően alakul. IRODALOMJEGYZÉK [] Krály Béla: Dnamka (KINEMATIA, KINETIKA, REZGÉSTAN), Mskolc Eetem Kadó, 006 [] Rolf Isermann: Mecatornc Systems: Fundamentals. Sprnger Scence + Busness Meda, LLC, 005 [3] Sclab 5.. vatalos weboldala 4