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
2. Rezonancia mérés Rezonancia mérés szükséges a vonatkozó szabványok előírásainak teljesítése céljából.
„Hova esik az első sajátfrekvencia?”
Gerjesztő jel
Válaszjel mérés
Gerjesztés
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.
Knorr-Bremse Group
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.
XIV. ANSYS Konferencia: Első sajátfrekvencia meghatározása vasúti fékpaneleknél
Bélai András (BUD-R/LTA11) I 5
2. Rezonancia mérés Gyorsulásérzékelők
Impulzuskalapács Gyorsulásérzékelő 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 Gyorsulásérzékelőn kapott válasz
Kalapácsütés Frekvencia átviteli függvény (Frequency response function)
Idő [s]
Idő [s]
Forrás: Vibrationanalyse (Markus Gölles, Diplomarbeit) 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. Fast Fourier Transformation: Az idő alapú jelet frekvencia síkra transzformálja, ami által kiemelődnek a meghatározó frekvencia komponensek a mért válaszjelben.
Példa
Gyorsulásérzékelő Kalapácsütés
Frekvencia átviteli függvény
Frekvencia [Hz]
Frekvencia [Hz]
Válaszjel a gyorsulásérzékelőn
Frekvencia [Hz]
Forrás: Vibrationanalyse (Markus Gölles, Diplomarbeit) 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
Knorr-Bremse Group
11
XIV. ANSYS Konferencia: Első sajátfrekvencia meghatározása vasúti fékpaneleknél
Bélai András (BUD-R/LTA11) I 11
2.1 Impulzuskalapács mérés
8
7
9
6
5
Knorr-Bremse Group
1
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
Knorr-Bremse Group
Terhelés • 1g nehézségi gyorsulás a jelölt pozíciójú csomópontokra a panel lemez síkjára merőlegesen.
XIV. ANSYS Konferencia: Első sajátfrekvencia meghatározása vasúti fékpaneleknél
Bélai András (BUD-R/LTA11) I 13
4. Eredmények (4/1) Gyorsulásérzékelő szenzor
2
Mérés: 49 [Hz] FEM: 47 [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/s2)2/Hz]
FEM: 47 [Hz]
237 101 [(mm/s2)2/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.
Knorr-Bremse Group
telefon: +36 (1) 2894 451 fax: +36 (1) 2894 192 e-mail:
[email protected] www.knorr-bremse.com
