بخشی از مقاله
چکیده
در این مقاله، به توسعه سامانه نگهدارنده ها برای افزاینده برد یک خودروی دو رگه پرداخته می شود. به این منظور، لازم است موقعیت و سختی مناسب نگهدارنده ها تعیین گردد. موقعیت نگهدارنده ها بر اساس موقعیت محور گشتاور غلتشی تعیین می شود. به منظور انتخاب سختی مناسب نگهدارنده ها لازم است تحلیل هایی انجام شود که جابجایی استاتیکی لاستیک نگهدارنده ها، فرکانس های طبیعی افزاینده برد بر روی نگهدارنده ها و جابجایی ها و چرخش های افزاینده برد در مانورهای بحرانی رانندگی مورد ارزیابی قرار گیرد. در این پژوهش، تحلیلهای مذکور با استفاده از نرم افزار Adams/View انجام می پذیرد.
در این راستا نیاز به داشتن اطلاعاتی از جمله مشخصه های جرمی افزاینده برد، منحنی های نیرو- جابجایی نگهدارنده ها و مشخصه های خودرویی است. به منظور تعیین موقعیت مرکز جرم و ممان های اینرسی جرمی افزاینده برد از روش تجربی مبتنی بر خط مرکز استفاده می گردد. همچنین، منحنی های نیرو-جابجایی نگهدارنده ها به کمک آزمون تجربی با استفاده از دستگاه کشش - فشار تعیین می گردند. سپس، مدل دینامیکی خودرو دورگه همراه با افزاینده برد در نرم افزار Adams/View ایجاد شده و در نهایت، تحلیل های استاتیکی، مودال و مانورهای بحرانی رانندگی انجام شده و نتایج حاصل مورد ارزیابی قرار می گیرند.
کلمات کلیدی: نگهدارنده موتور - دسته موتور - ، افزاینده برد، خودروی دورگه، Adams/View
-1 مقدمه
در خودروهای دورگه1 سری، حرکت چرخ ها توسط یک موتور الکتریکی که انرژی خود را از باتری دریافت می کند، تامین می شود. به دلیل محدود بودن انرژی الکتریکی باتری، از یک ژنراتور به منظور تامین انرژی الکتریکی باتری - شارژ باتری - در مواقع ضروری و در نتیجه افزایش مسافت حرکتی - برد - خودرو استفاده می شود. به منظور به حرکت در آوردن ژنراتور نیز از یک موتور احتراق داخلی استفاده می شود. مجموعه موتور احتراقی و ژنراتور را افزاینده برد2 می نامند. به عبارت دیگر، افزاینده برد در واقع تامین کننده انرژی الکتریکی مورد نیاز باتری است که باعث افزایش مسافت حرکتی خودرو می شود.
یکی از مسائل مربوط به افزاینده برد، ارتعاشات این مجموعه است که می تواند به سرنشینان خودرو هم منتقل گردد. به منظور کاهش ارتعاشات منتقل شده از مجموعه افزاینده برد به شاسی خودرو - و در نتیجه سرنشینان - و همچنین کاهش حرکات اضافی این مجموعه - ناشی ارتعاشات منتقل شده از طرف جاده - لازم است که افزاینده برد بر روی نگهدارنده های - دسته موتورهای - 3 مناسبی قرار گیرد. موقعیت نگهدارنده ها و سختی آن ها به لحاظ دستیابی به رفتار ارتعاشی مطلوب دارای اهمیت است. موقعیت مناسب نگهدارنده ها معمولا بر اساس موقعیت محوری به نام محور گشتاور غلتشی1 تعیین می گردد. به منظور تعیین موقعیت و سختی مناسب نگهدارنده های موتور تاکنون پژوهش های متعددی انجام شده است.
- جئونگ و سینگ، - 2000 به منظور تعیین سختی، موقعیت و زاویه قرارگیری نگهدارنده های موتور از روش جداسازی کامل مودهای ارتعاشی موتور حول محور گشتاور غلتشی استفاده نمودند. - زاوالا و همکارانش، - 2001 به کمک روش های شبیه سازی و صحه گذاری تجربی به توسعه نهدارنده لاستیکی یک موتور دیزل به منظور بهبود رفتار ارتعاشی خودرو پرداختند. - سعادت فومنی و همکارانش، - 2003 یک روش عددی/تجربی برای بهینه سازی نگهدارنده های موتور که نیاز به هیچ مدل ریاضی خودرو یا اجزاء آن ندارد، پیشنهاد نمودند. - سویی و همکارانش، - 2003 به بهینه سازی نگهدارنده های موتور بر اساس جداسازی مدهای ارتعاشی در راستای محور گشتاور غلتشی پرداختند.
به این منظور از نرم افزارهای Engineous/Isight و Adams استفاده نمودند. - ساه و همکارانش، - 2003 به بهینه سازی چندمنظوره 2 نگهدارنده های لاستیکی موتور به کمک نرم افزارهای آیسایت3 و ام اس سی/ نسترن4 پرداختند. بهینه سازی مقاوم سامانهنگهدارنده های لاستیکی موتور بر اساس تحلیل اینتروال5 و با استفاده از مدل شش درجه آزادی موتور توسط - وو، - 2012 ارائه گردید.
در این پژوهش، توسعه سامانه نگهدارنده ها برای افزاینده برد یک خودروی دو رگه مورد بررسی قرار می گیرد. به این منظور، ابتدا طرح مفهومی اولیه ای برای پیکربندی نگهدارنده های افزاینده برد ارائه می گردد. موقعیت نگهدارنده ها بر اساس موقعیت محوری به نام محور گشتاور غلتشی تعیین می شود. به منظور انتخاب سختی مناسب نگهدارنده ها تحلیل هایی انجام می پذیرد.
در این تحلیل ها، جابجایی استاتیکی لاستیک نگهدارنده ها، فرکانس های طبیعی افزاینده برد بر روی نگهدارنده ها و جابجایی ها و چرخش های افزاینده برد در مانورهای بحرانی رانندگی6 مورد ارزیابی قرار گیرند. به منظور انجام تحلیل های مذکور از نرم افزار Adams/View استفاده می شود. در این راستا لازم است اطلاعاتی از جمله مشخصه های جرمی افزاینده برد و منحنی های مربوط به سختی استاتیکی نگهدارنده ها و مشخصه های خودرویی معلوم باشند. روش تجربی مبتنی بر خط مرکز به منظور تعیین موقعیت مرکز جرم و ممان های اینرسی جرمی افزاینده برد استفاده می گردد . همچنین، به کمک آزمون تجربی با دستگاه کشش - فشار منحنی های نیرو-جابجایی نگهدارنده ها تعیین می گردند. پس از مدلسازی دینامیکی خودرو همراه با افزاینده برد در نرم افزار Adams/View تحلیل های استاتیکی، مودال و مانورهای بحرانی رانندگی انجام شده و نتایج حاصل مورد ارزیابی قرار می گیرند.
-2 پیکربندی مفهومی - اولیه - نگهدارنده های افزاینده برد
معمولا به منظور قرارگیری موتورهای احتراقی بر روی شاسی خودرو از 3 یا 4 نگهدارنده موتور استفاده می شود. همواره 2 نگهدارنده موتور وظیفه اصلی تحمل وزن موتور را علاوه بر کاهش ارتعاشات منتقل شده بر عهده دارند. در ضمن، نگهدارنده موتور سوم - در حالت استفاده از 3 نگهدارنده - و نگهدارنده های موتور سوم و چهارم - در حالت استفاده از چهار نگهدارنده - وظیفه کاهش ارتعاشات پیچشی موتور را ایفا می نمایند.در این پژوهش، موتور احتراقی به کار رفته در یکی از خودروهای سواری بنزینی برای ساختار افزاینده برد انتخاب شده است. به این ترتیب که موتور مذکور به همراه ژنراتور تهیه شده از یکی از شرکت های معتبر در ساختار افزاینده برد استفاده شده است. موتور احتراقی انتخاب شده، چهار سیلندر بوده و توسط 4 عدد نگهدارنده لاستیکی موتور بر روی خودرو قرار می گیرد که در شکل 1 نمایش داده شده اند.
ترجیح اولیه بر این است که حتی الامکان از همان نگهدارنده ها برای افزاینده بردنیز استفاده شود. با توجه به بررسی های انجام شده برای جانمایی افزاینده برد بر روی خودروی مورد نظر، تنها امکان استفاده از 3 نگهدارنده موتور - از 4 نگهدارنده - وجود دارد - نگهدارنده های - a - ، - b - و - c - نمایش داده شده در شکل . - 1 از این رو، برای قرارگیری افزاینده برد بر روی شاسی خودروی مورد نظر از پیکربندی 3 نگهدارنده استفاده می نماییم.در ابتدا موقعیت مناسب نگهدارنده های موتور با توجه به موقعیت محور گشتاور غلتشی تعیین می گردد و با در نظر گرفتن ملاحظات جانمایی سعی می شود که نگهدارنده ها حتی الامکان در موقعیت های مناسب - و یا نزدیک به آن ها - قرار گیرند. سپس با انجام تحلیلهایی در نرم افزار Adams/View بررسی می شود که آیا سختی نگهدارنده های مذکور در موقعیت های تعیین شده برای نگهداری افزاینده برد بر روی شاسی خودروی مورد نظر مناسب هست یا خیر. به منظور انجام تحلیلهای مذکور نیاز به اطلاعات اولیه ای است که در بخش بعدی نحوه استخراج آن ها ارائه می شود.
-3 استخراج اطلاعات اولیه مورد نیاز برای انجام شبیه سازی ها
به منظور تعیین موقعیت مناسب نگهدارنده های موتور و انجام تحلیلهای مورد نیاز در نرم افزار Adams/View نیاز به استخراج اطلاعاتی است که از طریق آزمون های تجربی، استفاده از مدل های سه بعدی در نرم افزارهای مدلسازی هندسی و ...به دست می آیند. در زیربخش های ذیل اطلاعات مورد نیاز و نحوه استخراج آن ها ارائه می گردد:
-1-3 موقعیت مرکز جرم و تنسور ممان اینرسی جرمی افزاینده برد
به منظور تعیین موقعیت مرکز جرم و ممان های اینرسی جرمی موتور احتراقی انتخابی از روش خط جرم1 استفاده می شود. این روش بر اساس مرجع - فریگلنت و سستیری، - 1996 به صورت تجربی انجام می پذیرد. روش انجام آزمون به این صورت است که موتور از تکیه گاه های الاستیک آویزان شده و توسط چکش مودال در نقاط مختلف آن ضربه هایی اعمال می
