Dynamika maszyn roboczych
Projekt
Projekt nr 2
Porównanie napędów jazdy, dynamika ruchu wysięgnika.
Prowadzący: Dr inż. Aleksander Skuriat
Wykonali: Piotr Łazarz (178745)
Karol Stańczyk (178619)
MBM, gr. e, czw 15:15-16:55
1. Wstęp – porównanie napędów jazdy
W celu porównania dwóch napędów jazdy pojazdu kołowego: szeregowego i równoległego analizowaliśmy otrzymane modele numeryczne z programu LMS AMESim, aby wychwycić różnicę w budowie tych napędów. Obserwację obu napędów przeprowadziliśmy bez modelu kierowcy oraz z modelem kierowcy. Podczas analizy bez modelu kierowcy zadaliśmy identyczną dla dwóch napędów jazdy (szeregowego i równoległego) krzywą przyspieszania i hamowania operatora. W przypadku badań z modelem kierowcy obserwację przeprowadzaliśmy dla różnych zadanych w „mission profile” cykli jazdy.
2. Modelowanie
a) Bloczki / parametry symulacji
Bloczek odpowiadający za stały impuls wymuszający o wartości 0 lub 1
Bloczek odpowiadający za zmienny impuls wymuszający (odpowiednio przyspieszanie i hamowanie)
Bloczek symulujący podłączenie (port) dla sygnału
Bloczek symulujący odbiornik submodelu
Bloczek symulujący przetwornik submodelu
Bloczek odpowiadający za wyświetlanie statystyk bieżącej symulacji
Bloczek symulujący pojazd kołowy
Bloczek symulujący kierowcę z szeregowego pojazdu hybrydowego (automatyczna skrzynia biegów)
Bloczek symulujący kierowcę z równoległego pojazdu hybrydowego (manualna skrzynia biegów)
Bloczek symulujący sterownik dla szeregowego pojazdu hybrydowego
Bloczek symulujący sterownik dla równoległego pojazdu hybrydowego
Bloczek symulujący silnik spalinowy
Bloczek symulujący manualną skrzynię biegów
Bloczek symulujący baterię – akumulator (odpowiednio wartości dla szeregowego i równoległego układu jezdnego)
Bloczek symulujący silnik elektryczny
Bloczek przekształcający sygnał na temperaturę
Bloczek symulujący czujnik zanieczyszczenia (masowy)
Bloczek odpowiadający za zadawanie określonych cykli jazdy
Bloczek symulujący czujnik przemieszczenia
Bloczek symulujący czujnik prędkości
Bloczek symulujący zerową wartość siły
Bloczek symulujący czujnik prędkości obrotowej
Bloczek symulujący przełożenie
Bloczek symulujący węzeł obrotowy przenoszący prędkość obrotową z dwóch portów i sumujący dwa momenty
Bloczek symulujący masowy moment bezwładności
Bloczek symulujący sprzęgło
b) Schemat
Ø szeregowy napęd jazdy
Ø równoległy napęd jazdy
c) Cel i zakres symulacji
Celem projektu było porównanie dwóch napędów jazdy pojazdu kołowego: szeregowego i równoległego. Zakres symulacji obejmował przeprowadzenia symulacji z i bez modelu kierowcy. Podczas badań bez modelu kierowcy zadawaliśmy krzywą przyspieszania i hamowania operatora identyczną dla dwóch napędów jazdy (szeregowego i równoległego). Porównywaliśmy takie zmienne jak: czas rozpędzania się pojazdów do zadanej prędkości (80 km/h), prędkość maksymalną, przyspieszenia dla okresów prędkości (0-7 km/h, 7-30 km/h, 30-60 km/h), zużycie energii pochodzącej z akumulatorów, momenty i zachowanie silnika elektrycznego wspomagającego silnik spalinowy. Podczas badań z modelem kierowcy przeprowadzaliśmy obserwację dla dwóch różnych zadanych w „mission profile” cykli jazdy: 10-15 mode cycle oraz EPA highway fuel economy cycle HWFET. W tym wypadku porównywaliśmy zużycie energii pochodzącej z akumulatorów oraz momenty silnika elektrycznego wspomagającego silnik spalinowy.
d) Wykresy
Ø obserwacja bez modelu kierowcy
· czas rozpędzania pojazdów do zadanej prędkości (80 km/h)
Rys. 1. Szeregowy napęd jazdy – czas rozpędzania do 80 km/h.
. Rys. 2. Równoległy napęd jazdy – czas rozpędzania do 80 km/h.
· prędkość maksymalna
Rys. 3. Szeregowy napęd jazdy – prędkość maksymalna.
Rys. 4. Równoległy napęd jazdy – prędkość maksymalna.
· przyspieszenia dla okresów prędkości (0-7 km/h, 7-30 km/h, 30-60 km/h)
Rys. 5. Szeregowy napęd jazdy – przyspieszenie dla okresu prędkości 0-7 km/h.
Rys. 6. Równoległy napęd jazdy – przyspieszenie dla okresu prędkości 0-7 km/h.
Rys. 7. Szeregowy napęd jazdy – przyspieszenie dla okresu prędkości 7-30 km/h.
Rys. 8. Równoległy napęd jazdy – przyspieszenie dla okresu prędkości 7-30 km/h.
Rys. 9. Szeregowy napęd jazdy – przyspieszenie dla okresu prędkości 30-60 km/h.
Rys. 10. Równoległy napęd jazdy – przyspieszenie dla okresu prędkości 30-60 km/h.
· zużycie energii pochodzącej z akumulatorów
Rys. 11. Szeregowy napęd jazdy – zużycie energii pochodzącej z akumulatorów.
Rys. 12. Równoległy napęd jazdy – zużycie energii pochodzącej z akumulatorów.
· momenty i zachowanie silnika elektrycznego wspomagającego silnik spalinowy
Rys. 13. Szeregowy napęd jazdy – momenty i zachowanie silnika wspomagającego silnik spalinowy.
Rys. 14. Równoległy napęd jazdy – momenty i zachowanie silnika wspomagającego silnik spalinowy.
Ø obserwacja z modelem kierowcy (cykl 10-15 mode cycle)
Rys. 15. Szeregowy napęd jazdy – zużycie energii pochodzącej z akumulatorów.
Rys. 16. Równoległy napęd jazdy – zużycie energii pochodzącej z akumulatorów.
· momenty silnika elektrycznego wspomagającego silnik spalinowy
Rys. 17. Szeregowy napęd jazdy – momenty silnika wspomagającego silnik spalinowy.
Rys. 18. Równoległy napęd jazdy – momenty silnika wspomagającego silnik spalinowy.
Ø obserwacja z modelem kierowcy (cykl EPA highway fuel economy cycle)
Rys. 19. Szeregowy napęd jazdy – zużycie energii pochodzącej z akumulatorów.
Rys. 20. Równoległy napęd jazdy – zużycie energii pochodzącej z akumulatorów.
· moment silnika elektrycznego wspomagającego silnik spalinowy
Rys. 21. Szeregowy napęd jazdy – momenty silnika wspomagającego silnik spalinowy.
Rys. 22. Równoległy napęd jazdy – momenty silnika wspomagającego silnik spalinowy.
e) Omówienie wykresów
Wykresy zawarte na rysunkach od Rys.1 do Rys.4 przedstawiają najbardziej oczywiste zależności, którymi do oceny badanego pojazdu może posługiwać się osoba bez specjalistycznej wiedzy.
Porównując Rys.1 z Rys.2 widać zależności prędkości od czasu, które posiadają zbliżone maksima, z tą różnicą, że układ o napędzie szeregowym jest bardziej czuły na zmianę parametrów wejściowych sygnału wymuszającego (widoczny spadek prędkości trwający 10s po dziesiątej sekundzie symulacji. Odnosząc się do czasu rozpędzania pojazdu do prędkości 80km/h ewidentnie widać, że znaczną przewagę ma pojazd z układem równoległym, ponieważ czas potrzebny do uzyskania tej prędkości to około 18,4s, natomiast pojazd z układem szeregowym potrzebuje około 25,3s.
Następną parą wykresów analizowanych w projekcie są wykresy zawarte na Rys.3 oraz Rys.4, zwierają one zaznaczone prędkości maksymalne dla analizowanych pojazdów. Najbardziej rzucającą się w oczy wielkością jest prędkość maksymalna, jaką uzyskują symulowane pojazdy. Mianowicie pojazd z układem szeregowym osiąga prędkość 92,5km/h a pojazd z układem równoległym 87,1km/h.
Kolejną parą wykresów są wykresy na Rys.5 i Rys.6 zawierają zaznaczoną wartość 7km/h oraz czas, w którym ta wartość została osiągnięta. Bez przeliczania prędkości i czasu na przyspieszenie uzyskane w tym momencie widać, że pojazd z układem równoległym uzyskuje większe przyspieszenie niż pojazd z układem szeregowym, ponieważ do osiągnięcia tej prędkości potrzebuje 0,64s, natomiast pojazd z układem szeregowym potrzebuje 0,86s. Jednak aby te dane były bardziej obrazowe po jazdy te osiągają w tym zakresie przyspieszenie (kolejno równoległy i szeregowy): ar= 3,03m/s2 , as= 2,25m/s2.
Następnym duetem wykresów poddawanych analizie są wykresy z Rys.7 oraz Rys.8. Naniesione na nie zostały fragmenty przebiegu prędkości pojazdów. Fragmenty te posłużą do wyznaczenia kolejnego przyspieszenia pojazdów tym razem od 7km/h do 30km/h. Oceny przyspieszenia można dokonać podobnie jak w poprzednim przedziale prędkości jednak, aby ocena była bardziej miarodajna to posłużymy się wartościami liczbowymi. Przyśpieszenie w zakresie 7-30km/h jest większe dla pojazdu z układem równoległym i wynosi 2,87m/s2, natomiast przyśpieszenie pojazdu z układem równoległym wynosi 2,57m/s2.
Wykresy zawarte na Rys.9 i Rys.10 są kolejnym fragmentem przebiegu prędkości w czasie. Zaznaczona na nich jest prędkość 60km/h oraz czas, w jakim została ona osiągnięta, pozwala to na wyliczenie kolejnej wartości przyś...
rollo13