Dimenzování pohonu

[Prochy]

Dobrý večer,

potřeboval bych poradit s jedním úkol do školy. Jedná se o nadimenzování pohonu testeru brzd. Zde je zadání:

Navrhněte AMS pro pohon testeru automobilových brzd. Motor pohání dvě
testovací místa. V prvém místě se testuje „prudké brždění“, kdy je brzdový kotouč
zatížen momentem ML1 = 1000 Nm po dobu 20s. Následuje odlehčení kotouče na 120s.
V druhém místě se testuje „přerušované brždění“. Kotouč je zatěžován cyklicky
momentem ML2 = 400 Nm po dobu 10s, pauza je 10s.
Přenos momentu z motoru na obě testovací místa je realizován klínovými řemeny
(účinnost ηG = 0,8 )
Rychlost 1.testovacího místa odpovídá cestovní rychlosti vozu 150 km.h-1. Rychlost
2.testovacího místa odpovídá cestovní rychlosti 90 km.h-1.(uvažujte použití pneumatik
R15). Ocelové kotouče mají max. průměr 297 mm a tloušťku 32 mm.
Oba testy mohou probíhat současně, běhěm testu by nemělo docházet k poklesu
rychlosti motoru.
Rozběh na pracovní rychlost za 6s.

Samozřejmě to musí být doloženo výpočtama. Takže hned na začátek jsem si vypočítal potřebné otáčky na pracovních místech z poloměru pneumatik R15 a setrvačnost kotouče z jeho rozměrů:

Kód: Vybrat vše

u=0.8; %účinnost klínového řemene

v1=150/3.6=41;     %rychlost prvního místa (m/s)
v2=90/3.6=25;     %rychlost prvního místa (m/s)
o=7850;     %hustota oceli
d=297e-3;   %průměr kotouče
w=32e-3;    %tloušťka kotouče
m=o*pi*(d/2)^2*w=17.4;%hmotnost kotouče
Jb=1/2*m*(d/2)^2=0.19;%setrvačnost kotouče


n1=v1*30/(R15/2*pi)=1257;%otáčky prvního místa

a1=v1/tb=6.944;   %zrychlení prvního místa m/s^2
w1=n1*pi/30=131;%úhlová rychlost rad/s
e1=w1/tb=21.87;    %úhlové zrychlení rad/s^2
Mb1=J*e1/u=5.24; %moment nutný pro akceleraci prního místa
.
.
identicky pro druhé místo
.
.


n=2978; %otáčky vybraného motoru
J=1;       %moment setrvačnosti vybraného motoru
i1=n/n1; %poměr převodu řemene
i2=n/n2;

Mbmotor=J*i1*e1=54.23; %moment akcelerace samotného motoru

Macc=Mb1/(i1*0.98)+Mbmotor=20.17; %celkový moment pro akceleraci
Mrms=√((Macc^2*tb+(Mbload1/i1)^2*t11+(Mbload2/i2)^2*(14)+(Mb1/i1)^2*140+(Mb2/i2)^2*140)/(140))=218;  ekvivalentní zatěžovací moment

Ozubený převod bych navrhnul nakonec. Je tento postup správně, nebo na to jdu úplně chybně? Nejsem si vůbec jistý tím ekvivalentním momentem.

Doufám, že to je aspoň trochu čitelný.

Děkuji za případnou pomoc

[EKKAR]

Nechci se montovat do návrhu, ale pro praktickej návrh bys neměl zanedbávat ani setrvačnost hmot rotujících na testovaným vozidle - to znamená do roztáčený hmotnosti zahrnout na obou stranách i kolo s pneumatikou, náboj kola a buď brzdovej buben, nebo kotouč a v případě poháněný nápravy ještě poloosy i s diferenciálem. Na běžným osobním autě to je minimálně půl metráku "železa" na jedný nápravě - a pokud to chceš roztočit na otáčky ekvivalentní 150kmh, budeš muset mít dost velkou zásobu výkonu nebo setrvačnýho momentu.

A v tom zadání mají tvoji soudruzi vyučující docela velkou botu - uvažovat nějaký obecný kola s průměrem 15" je pitomost, protože 15 palců má jen ráfek - ale kompletní kolo i namontovanou gumou má průměr různej podle typu auta na který je určený - každý auto má povolený/předepsaný jiný profilový číslo pneu, takže kompletně obutý "patnáctkový" kolo určený pro fábii má jinej vnější průměr než "patnáctka" určená pro montáž třeba na oktávii. Tudíž dvě různý "patnáctky" budou mít i jinej obvod a při stejný dopředný rychlosti taky jinou ÚHLOVOU rychlost otáčení (větší kolo se bude úhlově točit pomaleji). Pro ty konkrétní kola to je u fábie profil 185/65 R15 - komplet kolo má průměr přibližně 62cm, zatímco oktavácká "patnáctka" s profilem 195/65 R 15 má přibližně 63,5cm - a ten 1,5cm rozdílu průměrů dá na obvodu 4,7cm a to už je skoro 3%! Přitom energie pohybující hmoty se zvětšuje se čtvercem rychlosti - a tam se ty 3% budou násobit...
Vzhledem k tomu, že se asi jedná o nějakou automobilní konstrukcí se víc zabejvající školu to považuju za docela velký zanedbání - na tyhle věci by se nemělo zapomínat ani v případě výuky.

[Prochy]

Děkuji za rychlou odpověď. Abych to doplnil, pokud sem to správně pochopil, když jsem se ptal učitele, tak se testuje pouze ten kotouč bez pneumatiky. Jinak taky sem si uvědomil, že říkal, že si mám vybrat nějakou pneumatiku a podle toho brát ty otáčky, takže v tomhle případě byla chyba spíš u mě.

[Prochy]

Dejme tomu, že tento postup by byl správně, než se někdo ozve, že to je chybně.

Co se týká návrhu řemene, tak jsem k tomu použil nástroj firmy Continental Transmission Designer 7.1. Samozřejmě, že by to šlo spočítat ručně, ale zdá se mi to zbytečné. Nejsem si zde jistý, jaký by měl být správný moment na velké řemenici. Řekl bych, že by to měl být ten zátěžný moment 1000 Nm. Může to takto být, jak je uvedeno na obrázku níže nebo tam musí být zahrnut ještě jiný moment?

Další věc, čím si nejsem jistý je, jak zjistit moment setrvačnosti toho převodu ozubeného řemene, tedy pokud by se měl taky uvažovat.