Sprawozdanie z napędów.pdf

Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie

Wydział Inżynierii Mechanicznej i Robotyki

Katedra Transportu Linowego

Laboratorium

Napędy Mechaniczne

Grupa Laboratoryjna :

Temat: Sterowanie hamulcami napędu na przykładzie kolei

liniowo-terenowej.

Data Laboratorium :

13.12.2011r

Wykonali:

1. Konsor Konrad

2. Klikiewicz Maciej

3. Kochański Piotr

4. Kliza Mateusz

Podczas zajęć laboratoryjnych zapoznaliśmy się ze stanowiskiem laboratoryjnym, które

odzwierciedla rzeczywiste stanowisko w kolejce liniowo-terenowej, poza tą różnicą, że dla celów

dydaktycznych nasze stanowisko było rozbudowane o cyfrową część pomiarową i falownik. Dzięki

cyfrowej części pomiarowej mogliśmy zauważyć zależności różnych parametrów jak się zmieniają

w funkcji czasu dla różnych przypadków. Umożliwiła nam ona również możliwość zadawania

dokładnych parametrów w sposób cyfrowy. Na takim właśnie stanowisku dokonywaliśmy pomiaru

czasu, jaki jest potrzebny na wyhamowanie kolejki zależnie od jej jej prędkości, momentu

obrotowego, oraz sposobu hamowania. Na podstawie znanej wartości prędkości i czasu w jakim

kolejka wyhamowała określiliśmy opóźnienie dla poszczególnych procedur. Wszystkie te pomiary

dokonywaliśmy agregacie hamulcowym UHBJ-200/45,2.5/2.2.

Część pierwsza:

Hamowania dokonujemy silnikiem dla prędkości 4,8 m/s i momentu silnika wynoszącego

60%. Opóźnienie obliczamy ze wzoru a=dV/dt.

Czas hamowania oraz opóźnienie dla poszczególnych procedur:

1. STOP

t=13 s

a= 0,369 m/s^2

2. STOP – AWARIA

t= 8 s

a= 0,6 m/s^2

3. STOP – NIEBEZPIECZEŃSTWO

t= 5 s

a= 0,96 m/s^2

Na podstawie powyższych wartości możemy wnioskować, że w zależności od zaistniałej

sytuacji możemy dokonać wyhamowania kolejki w różnym czasie. Standardowy czas przy

zadanych parametrach parametrach wynosi 13s. W tym czasie kolejka wytraca prędkość w sposób

łagodny i kontrolowany nie obciążając wszelkiego rodzaju przełożeń oraz innych elementów

ruchomych, a co za tym idzie nie skraca żywotności poszczególnych elementów oraz nie wpływa

negatywnie na komfort jazdy podróżnych. Procedura „STOP – AWARIA” hamuje w sposób

bardziej gwałtowny, a co za tym idzie bardziej obciąża elementy przełożeń kolejki oraz może

zadziałać na pasażerów siłą ciągnącą ich bezwładnie w stronę jazdy kolejki. Najbardziej

niekorzystnym sposobem zatrzymania kolejki jest procedura „STOP – NIEBEZPIECZEŃSTWO”.

W tym czasie Cały układ kolejki osiąga największe obciążenie, a siła bezwładności działająca na

pasażerów jest w stanie wyrwać ich do przodu powodując tym obrażenia. Dlatego ten rodzaj

hamowania jest stosowany jedynie w wyjątkowych okolicznościach, np. w stanie zagrożenia życia.

Część druga:

Hamowania dokonujemy za pomocą hamulca głównego w czasie t= 5s. Dla zadanego czasu

dokonujemy porównania dla dwóch różnych prędkości i momentów obrotowych. Po wykonaniu

obu pomiarów wyznaczamy kąt jaki tworzy wykres V(t) z osią poziomą oraz wykreślamy

charakterystyki. Wykonane pomiary i charakterystyki:

1. V = 5,5 m/s

moment = 5%

Aby obliczyć jaki kąt tworzy funkcja prędkości od czasu hamowania z linią poziomą

wyznaczamy współczynnik nachylania tej prostej do linii poziomej. Robimy to poprzez

przedstawienie naszej sytuacji jako funkcji, a następnie liczymy współczynnik „a” nachylenia

prostej.

V = a*t + b,

gdzie dla naszego przypadku:

5,5 = a*0 + b,

dla czasu t=0 – jest to czas rozpoczęcia hamowania.

0= a*5 + b

dla czasu t=5 - jest to czas po którym nastąpiło zatrzymanie

Z powyższych równań wynika, że a = -1,1. Obliczony współczynnik jest wartością

opóźnienia jakiego dostaje kolejka, czyli opóźnienie a= 1,1 m/s^2 co do wartości bezwzględnej.

Mając już współczynnik możemy wyznaczyć kąt α wiedząc, że tg α = a.

tg α = -1,1 =>

α = arctg (-1,1)

α = -47,72 °

W tym miejscu należy zwrócić uwagę, że obliczony w ten sposób kąt jest kątem

zakreślonym od osi poziomej do naszej prostej w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek

zegara. Jednak, że kąt wyszedł ujemny to jest on zakreślany od osi poziomej zgodnie z ruchem

wskazówek zegara i zapisujemy jako kąt dodatni. W tym przypadku wyznaczony przez nas kąt jest

kątem jaki istnieje pomiędzy przedłużoną prostą naszej funkcji a osią poziomą w 4 ćwiartce.

Docelowo jednak szukamy kąta jaki jest pod między osią poziomą a prostą naszej prędkości pod

nią. Jako, że wyliczony przez nas kąt jest katem wierzchołkowym z katem przez nas szukanym

wynika, że szukany przez nas kąt wynosi ostatecznie α = 47,72°. Wiedząc też, że ciśnienie w

hamulcach jest podane w barach zamieniamy je na MPa, według zależności:

1bar = 10^5 Pa = 0,1 MPa , stąd wynika że:

HG max = 120 barów = 12 MPa

HG min = 90 barów = 9 MPa

HR max = 60 barów = 6 MPa

HR min = 40 barów = 4 MPa

2. V = 3 m/s

moment = 99%

W tym przypadku postępujemy tak samo jak z poprzednim przykładem otrzymując wartość

kąta α = 30,96°. Wartość opóźnienia wynosi a= 0,6m/s^2 co do wartości bezwzględnej.

Ciśnienie hamulców jest takie samo jak poprzednio.

Wiedząc że maksymalne opóźnienie jakie może doznać kolej wynosi 1,2 m/s^2 możemy

stwierdzić, że dla pierwszego przykładu wartość opóźnienia jest blisko wartości maksymalnej jaką

może uzyskać, a co za tym idzie nie jest to korzystna sytuacja zarówno dla kolejki jak i dla

podróżujących nią ludzi.

Część trzecia:

Kolejnym testem jaki wykonaliśmy był test hamowania regulowanego dla podanych

parametrów:

V = 5m/s ,

moment = 13% ,

t hamowania = 5s , ciśnienie początkowe w hamulcach takie

samo, jak poprzednio.

Dokonując obliczeń analogicznych do poprzednich przykładów otrzymujemy:

α = 45°

Wartość opóźnienia wynosi a= 1m/s^2 co do wartości bezwzględnej

Wyhamowując kolejkę testem hamowania regulowanego zauważamy, że w przeciwieństwie

do poprzednich charakterystyk, a w tym przypadku otrzymujemy znaczny skok wartości ciśnienia

w hamulcu ruchowym pierw ku górze, a następnie mocno w dół. Powoduje to zaciskanie się tarcz

umiejscowionych na wale szybkobieżnej przekładni napędu głównego i zatrzymanie pojazdu.

Część czwarta:

Ostatnim naszym zadaniem było obliczenie mocy napędu i siłę docisku siłownika do tarcz

hamulcowych dla danych parametrów, oraz pomierzonych wielkości za pomocą suwmiarki:

czas hamowania tarczy t h =0,67s

współczynnik tarcia = 0,19

sprawność całego układu = 0,91

promień tarczy 125 mm

średnica tarczy 10 mm

średnia gęstość stali 7,86 g/cm^3

odległość hamulców od środka tarczy 99mm

obroty silnika przed redukcją 998 obr/min

obroty silnika po redukcji 53 obr/min

Zaczynamy od przedstawienia prędkości obrotowych jako prędkości kątowych. Korzystamy

ze wzoru „V”kątowa = 2πn/60, gdzie „n” jest to liczba obr/min.

998 obr/min = 104,51 1/s

53 obr/min = 5,55 1/s

Moment bezwładności tarczy liczymy J=1/2 * m * r^2, gdzie „m” jest to objętość tarczy

wymnożona przez jej średnią gęstość => m = 3,858 kg.

Z tego wynika, że J= 0,03014 kg * m^2.

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: