Experimentální určení elipsoidu setrvačnosti hnacího agregátu

Experimentální určení elipsoidu setrvačnosti hnacího agregátu Zpracoval: Pavel BRABEC Pracoviště: KVM

Tento materiál vznikl jako součást projektu In-TECH 2, který je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem ČR.

In-TECH 2, označuje společný projekt Technické univerzity v Liberci a jejích partnerů - Škoda Auto a.s. a Denso Manufacturing Czech s.r.o. Cílem projektu, který je v rámci Operačního programu Vzdělávání pro konkurenceschopnost (OP VK) financován prostřednictvím MŠMT z Evropského sociálního fondu (ESF) a ze státního rozpočtu ČR, je inovace studijního programu ve smyslu progresivních metod řízení inovačního procesu se zaměřením na rozvoj tvůrčího potenciálu studentů. Tento projekt je nutné realizovat zejména proto, že na trhu dochází ke zrychlování inovačního cyklu a zkvalitnění jeho výstupů. ČR nemůže na tyto změny reagovat bez osvojení nejnovějších inženýrských metod v oblasti inovativního a kreativního konstrukčního řešení strojírenských výrobků. Majoritní cílovou skupinou jsou studenti oborů Inovační inženýrství a Konstrukce strojů a zařízení. Cíle budou dosaženy inovací VŠ přednášek a seminářů, vytvořením nových učebních pomůcek a realizací studentských projektů podporovaných experty z partnerských průmyslových podniků. Délka projektu: 1.6.2009 – 31.5. 2012

Experimentální určení elipsoidu setrvačnosti hnacího agregátu Úvod do problematiky

Proč měřit matici momentů setrvačnosti agregátu? Naměřené matice momentů setrvačnosti agregátu jsou v praxi dále využity jako jedny ze vstupních parametrů simulačních výpočtů. Zejména tyto údaje se dále používají pro optimalizaci pružného uložení agregátu a simulaci crash testů vozidla.

INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ


Základní metody určení momentu setrvačnosti tělesa? K určení momentů setrvačnosti se používají různé metody. Všechny tyto metody jsou založeny na principu závislosti mezi momentem setrvačnosti tělesa a frekvencí vlastního kmitání. Základní metody určení momentu setrvačnosti tělesa jsou založeny na principu fyzikálního kyvadla, torzního závěsu nebo bifilárního závěsu.



Steinerova věta











Příklad: Urč Určení setrvačnosti vozidla k svislé ení momentu setrvač svislé ose – : ho kyvadla: í princip torzní kyvadla torzn

Při měření se určí doba kmitu vozidla s plošinou Tvp a doba kmitu samotné plošiny Tp. INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ


Příklad: Urč Určení setrvačnosti vozidla k svislé ení momentu setrvač svislé ose – princip torzní kyvadla: torzního kyvadla: Známe-li úhlovou tuhost torzní tyče, pak podle vztahu

určíme moment setrvačnosti vozidla s plošinou Jzvp (~Tvp) a moment setrvačnosti plošiny Jzp (~ Tp). Moment setrvačnosti vozidla vzhledem k jeho svislé ose z se určí z výrazu



Urč setrvačnosti vozidla k podé lné ose – princip Určení ení momentu setrvač podélné ho kyvadla podepř í lní á fyziká : inou: ž ho pruž é ř ené podep en fyzik ln pru inou



Urč lní fyzikální setrvačnosti vozidla k př Určení ení momentu setrvač příčné ose – fyziká kyvadlo podepř podepřené inou: pružinou: ené pruž



Urč setrvačnosti vozidla k svislé Určení ení momentu setrvač svislé ose – princip : ho kyvadla í lní á fyziká fyzik ln



Zkušební zařízení pro měření pro měření vozidel využívající princip aktivního silového elementu - možnosti zařízení: určení hmotnosti, polohy těžiště a matice momentů setrvačnosti vozidla - přesnost měření pod 5 % s výjimkou deviačních momentů, zde z důvodu menších velikostí než u hlavních momentů setrvačnosti je dovolena chyba 15 %

centrální kloub

plošina

rám




Experimentální určení elipsoidu setrvačnosti hnacího agregátu Popis vlastní metody

• Pro určení momentů setrvačnosti byla užita nepřímá metoda měřením doby kmitu tělesa zavěšeného na jednovláknovém (torzním) závěsu. • Měření se provádělo vždy bez náplní (tj. bez oleje a chladící kapaliny). • Pro výpočet momentu setrvačnosti na torzním závěsu platí vzorec: I

Gd4 T 2   128  L

kde I - moment setrvačnosti, G - modul pružnosti ve smyku pružinového drátu, d - průměr pružinového drátu, L - délka závěsu, T - doba jednoho kmitu. INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ


• Pro potřeby měření byl vytvořen závěs, který se skládal z kardanových kloubů a pružinového drátu. Konce závěsu byly opatřeny závěsnými třmeny, do nichž byl pružinový drát upevněn svěrným způsobem. Oba třmeny obsahovaly křížové (kardanové) klouby. • Tato konstrukce umožňovala měřenému tělesu viset volně po celou dobu kmitu a u všech případů zavěšení.



Nyní se budeme zabývat měřením jednotlivých veličin ve vztahu pro výpočet momentu setrvačnosti. Stanovení modulu pružnosti ve smyku drátu Modul pružnosti ve smyku drátu byl určen použitím závaží o známém momentu setrvačnosti, kdy jsme měřili čas jednoho kmitu a následně jsme vypočítali modul pružnosti v krutu. Měření délky drátu závěsu Délka závěsu torzního drátu byla opakovaně změřena ocelovým měřítkem (pravítkem) v zatíženém stavu.



Nyní se budeme zabývat měřením jednotlivých veličin ve vztahu pro výpočet momentu setrvačnosti. Měření průměru drátu závěsu Hodnota průměru drátu je velmi důležitá, protože ve vztahu pro výpočet momentu setrvačnosti na torzním závěsu je ve čtvrté mocnině. S ohledem na předpokládanou kuželovitost a ovalitu byl průměr drátu měřen mikrometrem ve čtyřech rovinách vždy ve dvou průměrech k sobě kolmých. Výsledná hodnota průměru byla pak určena statisticky.      2       z

dstř  4 do  1     d  do  do 4


2

1

2 z

  


Nyní se budeme zabývat měřením jednotlivých veličin ve vztahu pro výpočet momentu setrvačnosti. Měření doby jednoho kmitu Doba jednoho kmitu byla měřena pomocí optického čidla reagující na zaclonění světelného paprsku clonkou, která byla upevněna na kývajícím se tělese. Při měření bylo vždy provedeno nejméně 30 kmitů, ze kterých byla následně spočtena průměrná hodnota. Ověření snímače provedl Český metrologický institut.



Popis sestrojení elipsoidu setrvačnosti Vynášíme-li z těžiště hodnoty 1J v určitém měřítku jako vektory ve směru osy závěsu, vyplní koncové body v prostoru elipsoid setrvačnosti.

Obr.: Ukázka principu sestrojení elipsoidu setrvačnosti v rovině klikového hřídele. INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ


Popis sestrojení elipsoidu setrvačnosti Měření úhlů natočení souřadného systému vůči závěsu s torzním drátem Aby soustava rovnic obsahovala pouze neznámé momenty setrvačnosti k osám a deviační momenty je nezbytné ještě změřit úhly mezi osami souřadného systému a osou závěsu.



Popis sestrojení elipsoidu setrvačnosti K určení matice setrvačnosti (tj. i elipsoidu setrvačnosti) musíme odkývat těleso nejméně kolem šesti různých os užitím různých závěsných bodů - získáme tak stejný počet hodnot momentů setrvačnosti. V našem případě bylo vždy provedeno minimálně deset měření momentu setrvačnosti k různým osám a následně byl matematicky proveden vypočet elipsoidu setrvačnosti – proložení naměřených bodů elipsoidem setrvačnosti pomocí metody nejmenších čtverců.



Popis sestrojení elipsoidu setrvačnosti

Obr.: Elipsoid setrvačnosti – ukázka aproximace naměřenými body v jedné rovině (tzn. elipsa - 2D případ). INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ


Popis sestrojení elipsoidu setrvačnosti Zavěšení tělesa na torzní závěs do i-tého bodu

Odečtení Odečteníúhlu úhlu, ,aa

Proložení naměřených bodů elipsoidem setrvačnosti pomocí metody nejmenších čtverců

Rozkývání

Změření Změřenídoby dobyjednoho jednohokmitu kmitu

i≥6

Výpočet momentů setr. k osám závěsu (i hodnot)

NE

ANO

Obr.: Vývojový diagram zobrazující navrženou metodu pro určení matice setrvačnosti (ES). INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ


Stanovení polohy těžiště • Určení polohy těžiště bylo provedeno na základě měření na trojvláknovém závěsu (měřením tahových sil v jednotlivých vláknech). • Nejprve byla zjištěna poloha těžiště v jedné rovině XY, následně byla zjištěna poloha těžiště v rovině kolmé na původní (YZ).



Stanovení polohy těžiště • Velikost sil v závěsech byly měřeny pomocí snímačů U3 (popř. S9) a měřící ústředny MGC plus od firmy HOTTINGER BALDWIN MESSTECHNIK GmbH. K zobrazení a vyhodnocení hodnot sil byl použit software CatmanEasy (od stejné firmy).



Stanovení polohy těžiště Zápis hodnot:

Zavěšení tělesa na třívláknový závěs – rovina XY

XT, YT, ZT

Odečtení Odečtenípoloh polohaasil silvvbodech bodech A, A,BBaaCC Výpočet polohy těžiště v osách X, Y

Výpočet polohy těžiště v osách Y – aritm. průměr Výpočet polohy těžiště v osách Y, Z

Zavěšení tělesa na třívláknový závěs – rovina YZ

Odečtení Odečtenípoloh polohaasil silvvbodech bodech D, D,EEaaFF

Obr.: Vývojový diagram zobrazující navržený postup určení polohy těžiště. INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ


Určení elipsoidu setrvačnosti samotného agregátu • Při stanovení momentů setrvačnosti těles složitějších tvarů se neobejdeme bez přípravků, které umožňují zavěšení tělesa v různých polohách na torzní závěs. Z tohoto důvodu byl vyroben pomocný rám pro upnutí agregátu. • Agregát byl upnut do pomocného rámu definovaným způsobem a to tak, aby osy zvoleného souřadného systému agregátu byly Z rovnoběžné s osami souřadného X systému rámu. Y X Y


Z


Určení elipsoidu setrvačnosti samotného agregátu • Protože momenty setrvačnosti rámu nejsou zanedbatelné, bylo nutno provést dvojí měření. • První měření bylo provedeno pro sestavu (tj. rám+agregát). Ve druhé fázi byl rám měřen samostatně z důvodu pozdějšího „odečtení“ rámu od měřené sestavy.



Určení elipsoidu setrvačnosti samotného agregátu • Agregát byl upnut do pomocného rámu definovaným způsobem a následně byla provedena první část měření sestavy (rám+agregát).



Určení elipsoidu setrvačnosti samotného agregátu • Ve druhé fázi byl rám měřen samostatně pro odečtení rámu od měřené sestavy.



Určení elipsoidu setrvačnosti samotného agregátu • Pro odečtení rámu od měřené sestavy byla použita Steinerova věta.

_


=


Určení elipsoidu setrvačnosti samotného agregátu • Pro odečtení rámu od měřené sestavy byla použita Steinerova věta.

_

=

Elipsoid setrvač setrvačnosti agregá agregátu


Experimentální určení elipsoidu setrvačnosti hnacího agregátu

Kompletní postup

Soustava = Rám+ Agregát

+

Popis vlastní metody

Rám

Měření Měřeníelipsoidu elipsoidu setrvačnosti setrvačnosti i≥6

NE

ANO

Měření Měřeníelipsoidu elipsoidu setrvačnosti setrvačnosti i≥6

NE

ANO

Výpočet elipsoidu setrvačnosti

Výpočet elipsoidu setrvačnosti

Měření Měřenípolohy polohy těžiště těžiště

Měření Měřenípolohy polohy těžiště těžiště

Výpočet polohy těžiště

Výpočet polohy těžiště

Tisk protokolu

Výpočet elipsoidu setrvačnosti agregátu (odečtení elipsoidu setrvačnosti rámu od elipsoidu setrvačnosti soustavy pomocí Steinerovy věty)

Obr.: Vývojový diagram zobrazující kompletní postup pro stanovení elipsoidu setrvačnosti agregátu. INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ


Tisk protokolu

Obr.: Ukázka z užití softwaru pro zpracování naměřených dat. INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ

Experimentální určení elipsoidu setrvačnosti hnacího agregátu Verifikace, Chyba metody

• Verifikace vypočtených a naměřených hodnot pomocí upínacích rámů. • Ověřování měření pomocí jednoduchého tělesa upnutého v rámu. • Experimentální určení polohy hlavní osy setrvačnosti u polotovaru umístěného „napříč“ v rámu. • Početní stanovení přesnosti měření



Verifikace pomocí upínacích rámů • Pro měření agregátu nebo samotného motoru byly vyrobeny dva pomocné rámy. Lišily se velikostí, kde první byl používán u agregátů (motorů) osobních vozidel a druhý větší rám byl použit k měření motoru nákladního vozidla. • Pro první přiblížení přesnosti měření byly tyto rámy namodelovány pomocí 3D CAD softwaru, který umožňoval výpočet hmotnostních parametrů (hmotnost, poloha těžiště, matice setrvačnosti) a následně byly tyto veličiny zjištěny měřením rámu. • Použitý vztah pro vyjádření rozdílů získaných výsledků v procentech: HN  HV H – hodnota naměřená   100 % H – hodnota vypočtená pomocí 3D CADu HN N V



Verifikace pomocí upínacích rámů Model rámu pro uložení agregátu osobního vozidla

Chyba hlavních momentů setrvačnosti:

Model rozměrnějšího rámu pro uložení motoru nákladního vozidla

Chyba hlavních momentů setrvačnosti:

I 1  7,31 % I 2  0,12 % I 3  2,00 %

I 1  1,97 % I 2  2,32 % I 3  0,87 %



Konstrukční úpravy pro větší přesnost měření • Bylo zjištěno, že by bylo vhodné přidat ještě další měřící body. • Tyto nové varianty se upínaly mimo rohy rámu, schematicky je to zobrazeno na následujícím obrázku.

Obr.: Ukázka upevňovacích bodů mimo rohy u „většího“ rámu (dalších pět bodů, dva na zákl. rámu a tři na přidaných příčkách). INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ


Konstrukční úpravy pro větší přesnost měření • Ukázalo se, že tyto nově vytvořené upínací body mají značný upřesňující vliv na výsledky výpočtu naměřeného elipsoidu setrvačnosti pomocí metody nejmenších čtverců.

původní upínací body nové upínací body

Obr.: Znázornění upřesňujícího vlivu doplňkových upínacích bodů (ukázáno na rovinném případě elipsy). INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ


Ověřování měření pomocí jednoduchého tělesa upnutého v rámu • Bylo vybráno geometricky jednoduché těleso, které se podrobilo úplnému postupu měření jako samotný agregát. • Jednoduchý tvar tělesa byl volen kvůli možnosti prostého výpočtu matice momentu setrvačnosti tělesa, dále byl výpočet zkontrolován pomocí CAD systému. • Poloha polotovarů byla volena tak, aby jeden deviační moment nebyl nulový.



Ověřování měření pomocí jednoduchého tělesa upnutého v rámu Pokud použijeme stejné vyhodnocení chyby IX IYX

IXY IY

0,3321 IXZ IYZ 

IZX

IZY

IZ

 2,5298

  2,5298

1,1068

%  0,4523

U hlavních momentů setrvačnosti byla shoda velmi dobrá, největší odchylka byla ve směru osy y a byla menší než 1,5%. U dvou nulových deviačních momentů nejsme schopni určit relativní chybu, můžeme stanovit jen chybu absolutní (tzn. -0,0895 kg.m-2 a -0,0198 kg.m-2). Poslední deviační moment byl změřen přibližně s relativní chybou 2,5 %.

Obr.: Fotografie zvoleného uspořádání polotovarů pro verifikaci měření . INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ


Experimentální určení polohy hlavní osy setrvačnosti u polotovaru umístěného „napříč“ v rámu • Dalším měřením pro ověření metody bylo zvoleno umístění polotovaru do polohy tělesové úhlopříčky pomocného rámu. • Postup měření byl shodný s verifikací popsanou u předchozího případu. • Z matic momentů setrvačnosti byly dále určeny a porovnány prostorové úhly hlavní osy setrvačnosti od souřadného systému.



Experimentální určení polohy hlavní osy setrvačnosti u polotovaru umístěného „napříč“ v rámu Pokud použijeme stejné vyhodnocení chyby  0,2455

IX

IXY

IXZ

IYX

IY

IYZ  0,6231

IZX

IZY

IZ

 0,6673

0,6231  2,5425 1,4292

 0,6673

1

 0,2923

1,4292 %  1   1,2953 % 1,1467 1 1,1100

U porovnání vypočtených a naměřených hodnot momentů setrvačnosti vyšla průměrná chyba 1,10 %, maximální odchylka byla ve směru osy y a to 2,54 %. Absolutní chyba u směru hlavní osy setrvačnosti (shodné s osou polotovaru) byla menší než 1° u všech tří prostorových úhlů. Obr.: Fotografie zvoleného uspořádání polotovarů pro verifikaci měření . INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ


Početní stanovení přesnosti měření • Jelikož se jedná o složité měření, po kterém ještě následují matematické operace, byla k určení chyby měření momentu setrvačnosti zvolena metoda, kde relativní chyba momentu setrvačnosti se rovná odmocnině kvadrátu součtu relativních chyb všech veličin důležitých k určení momentu setrvačnosti. n I

  

2

i

i

• Jedná se o maximální relativní chybu měření momentu setrvačnosti při použití všech největších možných chyb měření u všech vstupů do výpočtu elipsoidu setrvačnosti. • Např. u vypočtu relativní chyby momentu setrvačnosti pro motor s označením 1.2 40 kW MPI vyšla hodnota max. chyby 6,55%. INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ

Experimentální určení elipsoidu setrvačnosti hnacího agregátu Vliv polohy klikového hřídele

Účinek pootočení klikového hřídele na elipsoid setrvačnosti agregátu • Pro zjištění citlivosti na tento parametr byly použity naměřené hodnoty pro agregát, který se skládal z motoru 2.0 103 kW TDI – DPF a převodovky MQ350.



• Nejprve byl měřen tento agregátu s nastavenou polohou klikového hřídele tak, že píst prvního válce byl v horní úvrati. • Dále bylo potřeba určit elipsoid setrvačnosti agregátu i v jiných polohách klikového hřídele. Jelikož měření je velmi pracné a zdlouhavé, byla zvolena varianta, kdy kompletní klikový mechanismus byl namodelován jako 3D model v CADu – tzn. pro ostatní polohy klikového hřídele se jedná o kombinaci mezi měřením a modelováním. • Bylo zvoleno dalších šest poloh klikového hřídele ( = 0°, 30°, 45°, 60°, 90°,135°, 180°).



3D model



Vypočtený elipsoid setrvačnosti klikového mechanismu


Experimentální určení elipsoidu setrvačnosti hnacího agregátu Vliv polohy klikového hřídele Ixx

Izz

Iyy

0,36

0,12

0,34

0,11

0,105

0,26 0,24

2

2

IXX , I ZZ (kg.m )

0,3 0,28

IYY (kg.m )

0,115

0,32

0,1

Maximá změna byla př lní změ Maximální přibliž ibližně 17%.

0,22 0,2 0

15

30

45

60

75

90

a (°)

Obr.: Závislost momentů setrvačnosti klikového mechanismu k osám na úhlu pootočení klikového hřídele.

105

120

135

150

165

0,095 180

KLIK. MECHAN.

ZT [mm]

IXX [kg.m2]

IYY [kg.m2]

IZZ [kg.m2]

Maximum

31,2851

0,351648

0,115249

0,268203

Minimum

29,598

0,320876

0,098133

0,254546

1,06

1,10

1,17

1,05

Max. / Min.


Experimentální určení elipsoidu setrvačnosti hnacího agregátu Vliv polohy klikového hřídele Závislost momentů setrvačnosti agregátu (popř. motoru) k osám na úhlu pootočení klikového hřídele AGREGÁT

IXX [kg.m2]

ZT [mm]

IYY [kg.m2]

IZZ [kg.m2]

Maximum

119,2701

14,83163

7,77845

12,37479

Minimum

119,1209

14,80659

7,767073

12,36113

1,0013

1,0017

1,0015

1,0011

100,1252 %

100,1691 %

100,1465 %

100,1105 %

Max. / Min.

Maximá změna byla př lní změ Maximální přibliž ibližně jen 0,2%.

MOTOR

IXX [kg.m2]

ZT [mm]

IYY [kg.m2]

IZZ [kg.m2]

Maximum

152,6293

7,946382

5,808406

5,606591

Minimum

152,4318

7,923494

5,799153

5,592949

1,0013

1,0029

1,0016

1,0024

100,1296 %

100,2889 %

100,1595 %

100,2439 %

Max. / Min.

Maximá změna byla př lní změ Maximální přibliž ibližně jen 0,3%. INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ


• Pro posouzení vlivu příslušenství bylo zvoleno několik variant měření motorů, či agregátů s různým uspořádáním. • Velikost změny momentu setrvačnosti závisí na faktorech: - momentu setrvačnosti dané součásti, - hmotnosti, - vzdálenosti od těžiště. • Velký význam má vzdálenost od těžiště.



Vliv kompresoru klimatizace na elipsoid setrvačnosti „malého“ motoru s označením 1.2 MPI

hmotnost motoru: 80,7 kg

Data kompresoru pro klimatizaci - hmotnost: 4,75 kg - přibližné rozměry: průměr 115 mm délka 200 mm

Obr.: Fotografie a stručná data kompresoru pro klimatizaci. Obr.: Schématicky znázorněná poloha kompresoru pro klimatizaci. INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ


Vliv kompresoru klimatizace na elipsoid setrvačnosti „malého“ motoru s označením 1.2 MPI Pokud tyto změny vyjádříme v procentech podle vztahu  IMotorSKompresorem  IMotor     100 IMotor  

6,20

81,37

81,37 10,75  618,42  69,11

 618,42

 69,11 %  13,06

• velmi mění všechny hodnoty deviačních momentů • hodnoty osových momentů setrvačnosti se mění řádově v desítkách procent. • při změně hmotnosti motoru o velikosti 4,6% došlo k 13% změně osového momentu setrvačnosti v ose Z. INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ


Vliv filtru sání na elipsoid setrvačnosti agregátu osobního automobilu (1.4 59kW MPI-MQ200) • Nejdříve byl agregát měřen bez filtru sání a později byla měřena druhá varianta s filtrem. • Hmotnost plastového filtru sání byla 1,17kg (což je cca 0,9% z celkové hmotnosti agregátu).



Vliv filtru sání na elipsoid setrvačnosti agregátu osobního automobilu (1.4 59kW MPI-MQ200) • I při takto malé změně hmotnosti (ale na velké vzdálenosti od těžiště) došlo při všech deseti měření doby kmitu sestavy (tzn. rám+agregát) v různé poloze k naměření delší doby jednoho kmitu pro agregát s filtrem sání. Rozdíly naměřených dob jednoho kmitu se pohybovaly okolo 0,6%. • Pokud tyto změny vyjádříme procentuálně podle stejného vzorce jako v minulém případě, tak nám vyjde: 1,33 1,52  49,79 1,52 3,84 1,35 % 0,65  49,79 1,35



Elipsoid setrvačnosti motoru nákladního vozidla s příslušenstvím a bez něho • Pro měření ES byly zvoleny tři varianty uspořádání příslušenství motoru, tyto varianty jsou blíže popsány v následující tabulce. Hmotnost (kg)

Bez příslušenství

Standard Avalon Accessories

Industrial Applications Accessories

Alternátor

6,934

Ne

Ano

Ano

Kompresor klimatizace

8,046

Ne

Ano

Ano

Kompresor (brzdy) Knorr

10,899

Ne

Ano

Ano

Držák alternátoru a klimakompresoru

5,797

Ne

Ano

Ano

Sací potrubí (Low Mount Turbo)

6,161

Ano

Ano

Ne

Hydraulické čerpadlo

2,291

Ne

Ne

Ano

Sací potrubí (High Mount Turbo)

4,495

Ne

Ne

Ano



Elipsoid setrvačnosti motoru nákladního vozidla s příslušenstvím a bez něho • Hmotnost motoru i s příslušenstvím je cca 370 kg. • Rozdíl v hmotnosti motoru s a bez příslušenství činí přibližně 10%. • Při této změně hmotnosti měřeného motoru se nám ale osové momenty setrvačnosti měnily v rozmezí 15 až 20 %.

15,25  104,76  275,41

 104,76  275,41 19,99 11,76

11,76 16,47

%

Industrial Applications Accessories Standard Avalon Accessories No Accessories


Experimentální určení elipsoidu setrvačnosti hnacího agregátu Shrnutí

• Byla vyvinuta metodika měření k určení matice momentů setrvačnosti, polohy těžiště a hmotnosti agregátu (možno použít na obecné těleso). • Metodika byla ověřena při měření několika agregátů, či motorů (10 agregátů a 1 motor používaných u osobních vozidel, 1 motor určený pro užitkový vůz), v některých případech i pro více variant uspořádání příslušenství motoru. • Pro vyhodnocení naměřených dat byl zhotoven speciální software. • Měření se provádělo vždy bez náplní (tj. bez oleje a chladící kapaliny). • Při návrhu metodiky měření byl dán velký požadavek na přesnost měření. Z tohoto důvodu bylo naměřeno vždy více hodnot a k určení elipsoidu setrvačnosti byla použita aproximace pomocí metody nejmenších čtverců. INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ


• V první části kapitoly věnující se přesnosti měření je porovnání naměřených hodnot na tělese o známé matici setrvačnosti, dále se tato kapitola věnovala matematickému odvození přesnosti měření. • Verifikace měření byla provedena s využitím pomocných rámů, tvarově jednoduchého tělesa a napříč uloženého polotovaru. • Relativní chyba mezi hodnotami naměřenými a vypočtenými CAD programem byla u všech kontrolovaných momentů setrvačnosti do 2.5 %. • Navržená metoda měření dokázala odhalit i poměrně malý rozdíl v měřením příslušenství agregátu. Například bylo možno sledovat změnu při odebrání filtru sání motoru, který tvořil 0,9% celkové hmotnosti agregátu.



• Vliv polohy KH na celkový ES agregátu, či motoru je zanedbatelný. U samotného klikového mechanismu se jedná řádově o desítky procent (max. hodnota poměru Max./Min*100 [%] byla 17%). Změna poměru max. a min. momentu setrvačnosti k ose u celého agregátu je dokonce daleko menší než jedno procento. Max. změna byla přibližně jen 0,2 %, resp. u samotného motoru 0,3%. • Na výsledné hodnoty momentů setrvačnosti a polohy těžiště agregátu má podstatně větší vliv přidávaná či odebíraná hmota v podobě příslušenství motoru. • Velikost změny momentu setrvačnosti závisí na faktorech: momentu setrvačnosti dané součásti, hmotnosti a vzdálenosti od těžiště. Velký význam má vzdálenost od těžiště, kdy poměrně i malá hmota dokáže ovlivnit celkový moment setrvačnosti agregátu. INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ

Experimentální určení elipsoidu setrvačnosti hnacího agregátu Shrnutí - Náměty pro další práci

Pokračováním práce by mohlo být se dále zabývat podrobněji některými dalšími problémy: • vliv kapalinových náplní motoru, • zjednodušení metody (její pracnosti) při zachování přesnosti měření.


Děkuji za pozornost

Experimentální určení elipsoidu setrvačnosti hnacího agregátu

Recommend Documents